JP7449362B2 - Electrolytic cell and electrolytic cell manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、電解槽及び電解槽の製造方法に関する。 The present invention relates to an electrolytic cell and a method for manufacturing the electrolytic cell.

食塩水等のアルカリ金属塩化物水溶液の電気分解、水の電気分解(以下、併せて「電解」という。)では、隔膜、より具体的にはイオン交換膜や微多孔膜を備えた電解槽を用いた方法が利用されている。この電解槽は、多くの場合その内部に多数直列に接続された電解セルを備える。各電解セルの間に隔膜を介在させて電解が行われる。電解セルでは、陰極を有する陰極室と、陽極を有する陽極室とが、隔壁(背面板)を介して、あるいはプレス圧力、ボルト締め等による押し付けを介して、背中合わせに配置されている。
従来、これら電解槽に使用される陽極、陰極は、それぞれ電解セルの陽極室、陰極室に溶接、折り込み等の方法により固定され、その後、保管、顧客先へ輸送される。一方、隔膜はそれ自体単独で塩化ビニル製のパイプ等に巻いた状態で保管、顧客先へ輸送される。顧客先では電解セルを電解槽のフレーム上に並べ、隔膜を電解セルの間に挟んで電解槽を組み立てる。このようにして電解セルの製造および顧客先での電解槽の組立が実施されている。このような電解槽に適用しうる構造物として、特許文献1、2には、隔膜と電極が一体となった構造物が開示されている。
In the electrolysis of aqueous alkali metal chloride solutions such as salt solutions, and the electrolysis of water (hereinafter collectively referred to as "electrolysis"), an electrolytic cell equipped with a diaphragm, more specifically an ion exchange membrane or a microporous membrane, is used. The method used is being used. This electrolytic cell often includes a large number of electrolytic cells connected in series therein. Electrolysis is performed with a diaphragm interposed between each electrolytic cell. In an electrolytic cell, a cathode chamber having a cathode and an anode chamber having an anode are arranged back to back through a partition wall (rear plate) or through pressing by press pressure, bolt tightening, or the like.
Conventionally, the anode and cathode used in these electrolytic cells are fixed to the anode chamber and cathode chamber of the electrolytic cell by methods such as welding or folding, and then stored and transported to a customer's site. On the other hand, the diaphragm itself is stored and transported to the customer's site while being wrapped around a vinyl chloride pipe or the like. At the customer's site, the electrolytic cell is assembled by arranging the electrolytic cells on the electrolytic tank frame and sandwiching the diaphragm between the electrolytic cells. In this manner, electrolytic cells are manufactured and electrolytic cells are assembled at the customer's site. As structures applicable to such electrolytic cells, Patent Documents 1 and 2 disclose structures in which a diaphragm and an electrode are integrated.

なお、従来の電解槽において、その構成単位である電解セル毎に、陽極、隔膜及び陰極をこの順に配するのみでは、その構造上、陰極と陽極との間に最大1mm程度の距離が生じ、特に隔膜と陰極との間に存在するギャップが抵抗となることに起因して電解電圧が高くなる傾向にある(以下、このようなギャップを有する従来の電解槽を「ナローギャップ電解槽」ともいう。)。かかる課題に鑑み、電解電圧を低下させるべく、陽極及び陰極を隔膜に密着させてギャップを無くした電解槽(以下、「ゼロギャップ電解槽」ともいう。)が開発されている。また、これに関連して、ナローギャップ電解槽を改造する方法、すなわち、ナローギャップ電解槽で使用されていた電解セルを改造することによってゼロギャップ電解槽を製造する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 In addition, in a conventional electrolytic cell, if an anode, a diaphragm, and a cathode are simply arranged in this order for each electrolytic cell, which is a constituent unit of the electrolytic cell, due to its structure, a distance of about 1 mm at most will occur between the cathode and the anode. In particular, the electrolysis voltage tends to increase due to the gap that exists between the diaphragm and the cathode acting as resistance (hereinafter, conventional electrolytic cells with such a gap are also referred to as "narrow gap electrolytic cells"). ). In view of this problem, an electrolytic cell in which an anode and a cathode are brought into close contact with a diaphragm to eliminate a gap (hereinafter also referred to as a "zero-gap electrolytic cell") has been developed in order to lower the electrolytic voltage. In addition, in this regard, methods have been proposed for modifying narrow-gap electrolyzers, that is, methods for manufacturing zero-gap electrolyzers by modifying electrolytic cells used in narrow-gap electrolyzers (e.g. , see Patent Document 3).

特開昭58-048686号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-048686 特開昭55-148775号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-148775 特許第5047265号公報Patent No. 5047265

(第1の目的)
電解運転をスタートし、継続していくと様々な要因で各部品は劣化、電解性能が低下し、ある時点で各部品を交換することになる。隔膜は電解セルの間から抜き出し、新しい隔膜を挿入することにより比較的簡単に更新することができる。一方、陽極や陰極は電解セルに固定されているため、電極更新時には電解槽から電解セルを取り出し、専用の更新工場まで搬出、溶接等の固定を外して古い電極を剥ぎ取った後、新しい電極を設置し、溶接等の方法で固定、電解工場に運搬、電解槽に戻す、という非常に煩雑な作業が発生するという課題がある。ここで、特許文献1、2に記載の隔膜と電極とを熱圧着にて一体とした構造物を上記の更新に利用することが考えられるが、当該構造物は、実験室レベルでは比較的容易に製造可能であっても、実際の商業サイズの電解セル(例えば、縦1.5m、横3m)に合わせて製造することは容易ではない。また、当該構造物を使用した場合でも、上述した煩雑な作業が発生することは避けられない。
一方、上述した課題に鑑み、既存の電極と既存の隔膜の間に新たな電解用電極を挿入することにより、劣化した電極を除去することなく更新することが考えられる。ここで、隔膜と陰極とが接するいわゆるゼロギャップ電解槽の場合、陰極は、弾性体により、隔膜及び陽極へ向かう方向に押圧されることでゼロギャップを維持する構造となっているが、当該弾性体が劣化すると(ゼロギャップを維持するために十分な弾性を失うと)、上述のような更新操作を実施する前に、弾性体を新品に交換せざるを得ず、電解槽の構造上、当該弾性体の交換に際しては既存の電極を一旦除去することとなる。このような操作もやはり煩雑といえる。
本発明は、上記の従来技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、ゼロギャップ電解槽における部品更新の際の作業効率を向上させることができる、電解槽の製造方法、及びそれに対応する構造を備える電解槽を提供することを第1の目的とする。
(First purpose)
When electrolysis operation is started and continued, each part deteriorates due to various factors and the electrolysis performance decreases, and at some point each part must be replaced. The diaphragm can be replaced relatively easily by pulling it out from between the electrolytic cells and inserting a new diaphragm. On the other hand, since the anode and cathode are fixed to the electrolytic cell, when replacing the electrode, the electrolytic cell is removed from the electrolytic tank, transported to a dedicated renewal factory, the welding and other fixings are removed, the old electrode is stripped off, and the new electrode is replaced. There is a problem in that it requires extremely complicated work to install, fix using methods such as welding, transport to the electrolytic plant, and return to the electrolytic cell. Here, it is conceivable to use the structure described in Patent Documents 1 and 2 in which the diaphragm and the electrode are integrated by thermocompression bonding, but this structure is relatively easy to construct at the laboratory level. However, it is not easy to manufacture it to fit an actual commercial size electrolytic cell (for example, 1.5 m long and 3 m wide). Moreover, even when the structure is used, the above-mentioned complicated operations are unavoidable.
On the other hand, in view of the above-mentioned problems, it may be possible to renew the deteriorated electrode without removing it by inserting a new electrolysis electrode between the existing electrode and the existing diaphragm. Here, in the case of a so-called zero-gap electrolytic cell in which a diaphragm and a cathode are in contact, the cathode is structured to maintain a zero gap by being pressed in the direction toward the diaphragm and anode by an elastic body. As the body deteriorates (loses sufficient elasticity to maintain zero gap), the elastic body must be replaced with a new one before performing the renewal operation described above, and due to the structure of the electrolyzer, When replacing the elastic body, the existing electrode must be removed once. Such operations can also be said to be complicated.
The present invention has been made in view of the problems of the above-mentioned prior art, and provides a method for manufacturing an electrolytic cell and a structure corresponding thereto, which can improve work efficiency when replacing parts in a zero-gap electrolytic cell. The first object is to provide an electrolytic cell equipped with the following.

(第2の目的)
また、特許文献3に記載の方法によれば、ナローギャップ電解槽を改造するに際して、そのギャップにクッションマット層と新たな陰極を順次設置することにより、ナローギャップ電解槽で使用されていた既存の部材を維持しつつ、安価にかつ簡単にゼロギャップ電解槽を製造できるとされている。一方、既に運転に供されたナローギャップ電解槽をベースに上記のような改造を実施する場合、ナローギャップ電解槽中の既存の部材が劣化していることも想定される。特許文献3に記載の方法によれば、新たな陰極が設置されるため、既存の陰極が劣化していたとしても、陰極部材としての性能は更新されるが、既存の陰極が劣化するほどに運転を重ねていた場合、既存の隔膜も劣化している可能性がある。その場合、特許文献3に記載の方法によってゼロギャップ化したのみでは、結果的に得られる電解性能が十分でない可能性がある。電解槽は、通常、その構成単位である電解セルを多数含むものであるため、構成単位中の一部材であっても劣化していたとすれば、その影響は顕在化しやすいといえる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ナローギャップ電解槽で使用されていた電解セルを改造することによってゼロギャップ電解槽を製造する方法において、ゼロギャップ化を図るだけでなく既存の陰極及び隔膜の性能を更新でき、さらに作業効率にも優れる電解槽の製造方法、及びそれに対応する構造を備える電解槽を提供することを第2の目的とする。
(Second purpose)
Furthermore, according to the method described in Patent Document 3, when modifying a narrow gap electrolytic cell, by sequentially installing a cushion mat layer and a new cathode in the gap, the existing narrow gap electrolytic cell It is said that a zero-gap electrolytic cell can be manufactured easily and inexpensively while maintaining the same components. On the other hand, when carrying out the above modification based on a narrow gap electrolytic cell that has already been put into operation, it is assumed that the existing members in the narrow gap electrolytic cell may have deteriorated. According to the method described in Patent Document 3, since a new cathode is installed, the performance as a cathode member is updated even if the existing cathode has deteriorated. If the engine has been operated repeatedly, the existing diaphragm may also have deteriorated. In that case, there is a possibility that the resulting electrolytic performance will not be sufficient just by making the gap zero by the method described in Patent Document 3. Since an electrolytic cell normally includes a large number of electrolytic cells, which are its constituent units, if even one member of the constituent units deteriorates, the effect is likely to become apparent.
The present invention has been made in view of the above problems, and is a method for manufacturing a zero-gap electrolytic cell by modifying an electrolytic cell used in a narrow-gap electrolytic cell. A second object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electrolytic cell that can update the performance of the cathode and diaphragm, and also has excellent work efficiency, and an electrolytic cell having a structure corresponding thereto.

本発明者らは、第1の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、既存電解槽における既存の弾性体を除去する代わりに、新たな弾性体を既存電解槽内に配することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の態様を包含する。
〔1〕
陽極と、
前記陽極に対向する陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、
前記陰極を前記陽極へ向かう方向に押圧する第1の弾性体と、
前記隔膜と前記陰極との間に配される第1の電解用電極と、
前記第1の電解用電極と前記陰極との間に配され、かつ、前記第1の電解用電極を前記陽極へ向かう方向に押圧する第2の弾性体と、
を備え、
前記第1の電解用電極が陰極電極として機能し、
前記第1の電解用電極と前記第2の弾性体と前記陰極と前記第1の弾性体とが、電気的に接続されている、電解槽。
〔2〕
前記第2の弾性体の厚みが、前記第1の弾性体の厚みよりも大きい、〔1〕に記載の電解槽。
〔3〕
前記第2の弾性体の常用面圧が、前記第1の弾性体の常用面圧よりも大きい、〔1〕又は〔2〕に記載の電解槽。
〔4〕
前記陽極と前記隔膜との間に配される第2の電解用電極をさらに備え、
前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、
前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されている、〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載の電解槽。
〔5〕
陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、前記陰極を前記陽極へ向かう方向に押圧する第1の弾性体と、を備える既存電解槽から、新たな電解槽を製造するための方法であって、
前記既存電解槽において、前記隔膜と前記陰極との間に第1の電解用電極を配し、かつ、前記第1の電解用電極と前記陰極との間に第2の弾性体を配する工程(A)を含み、
前記第2の弾性体が、前記陽極へ向かう方向に前記第1の電解用電極を押圧し、
前記第1の電解用電極が陰極電極として機能し、
前記第1の電解用電極と前記第2の弾性体と前記陰極と前記第1の弾性体とが、電気的に接続されている、電解槽の製造方法。
〔6〕
前記第2の弾性体の厚みが、前記第1の弾性体の厚みよりも大きい、〔5〕に記載の電解槽の製造方法。
〔7〕
前記第2の弾性体の常用面圧が、前記第1の弾性体の常用面圧よりも大きい、〔5〕又は〔6〕に記載の電解槽の製造方法。
〔8〕
前記陽極と前記隔膜との間に第2の電解用電極を配する工程(B)をさらに含み、
前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、
前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されている、〔5〕~〔7〕のいずれか1項に記載の電解槽の製造方法。
〔9〕
前記工程(A)が、前記隔膜を除去するサブ工程(a1)と、前記サブ工程(a1)の後、新たな隔膜と前記第1の電解用電極とを含む積層体を、前記第2の弾性体と前記陽極との間に配するサブ工程(a2)とを含む、〔5〕~〔7〕のいずれか1項に記載の電解槽の製造方法。
〔10〕
前記積層体が第2の電解用電極をさらに含み、
前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、
前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されている、〔9〕に記載の電解槽の製造方法。
As a result of intensive studies to achieve the first objective, the inventors of the present invention found that, instead of removing the existing elastic body in the existing electrolytic cell, by placing a new elastic body in the existing electrolytic cell, The inventors have discovered that the above problems can be solved, and have completed the present invention.
That is, the present invention includes the following aspects.
[1]
an anode;
a cathode facing the anode;
a diaphragm disposed between the anode and the cathode;
a first elastic body that presses the cathode in a direction toward the anode;
a first electrolytic electrode disposed between the diaphragm and the cathode;
a second elastic body disposed between the first electrolysis electrode and the cathode and pressing the first electrolysis electrode in a direction toward the anode;
Equipped with
The first electrolysis electrode functions as a cathode electrode,
An electrolytic cell in which the first electrolysis electrode, the second elastic body, the cathode, and the first elastic body are electrically connected.
[2]
The electrolytic cell according to [1], wherein the second elastic body has a thickness greater than the first elastic body.
[3]
The electrolytic cell according to [1] or [2], wherein the normal surface pressure of the second elastic body is larger than the normal surface pressure of the first elastic body.
[4]
further comprising a second electrolysis electrode disposed between the anode and the diaphragm,
The second electrolysis electrode functions as an anode electrode,
The electrolytic cell according to any one of [1] to [3], wherein the second electrolysis electrode and the anode are electrically connected.
[5]
From an existing electrolytic cell comprising an anode, a cathode facing the anode, a diaphragm disposed between the anode and the cathode, and a first elastic body that presses the cathode in a direction toward the anode. , a method for manufacturing a new electrolytic cell, comprising:
In the existing electrolytic cell, a step of disposing a first electrolysis electrode between the diaphragm and the cathode, and disposing a second elastic body between the first electrolysis electrode and the cathode. (A) includes;
the second elastic body presses the first electrolysis electrode in a direction toward the anode;
The first electrolysis electrode functions as a cathode electrode,
A method for manufacturing an electrolytic cell, wherein the first electrolysis electrode, the second elastic body, the cathode, and the first elastic body are electrically connected.
[6]
The method for manufacturing an electrolytic cell according to [5], wherein the thickness of the second elastic body is greater than the thickness of the first elastic body.
[7]
The method for manufacturing an electrolytic cell according to [5] or [6], wherein the normal surface pressure of the second elastic body is greater than the normal surface pressure of the first elastic body.
[8]
further comprising a step (B) of disposing a second electrolysis electrode between the anode and the diaphragm,
The second electrolysis electrode functions as an anode electrode,
The method for manufacturing an electrolytic cell according to any one of [5] to [7], wherein the second electrolysis electrode and the anode are electrically connected.
[9]
The step (A) includes a sub-step (a1) of removing the diaphragm, and after the sub-step (a1), a laminate including a new diaphragm and the first electrolytic electrode is removed from the second electrode. The method for manufacturing an electrolytic cell according to any one of [5] to [7], including the substep (a2) of disposing the elastic body between the elastic body and the anode.
[10]
The laminate further includes a second electrolysis electrode,
The second electrolysis electrode functions as an anode electrode,
The method for manufacturing an electrolytic cell according to [9], wherein the second electrolysis electrode and the anode are electrically connected.

また、本発明者らは、第2の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、ナローギャップ電解槽で使用されていた電解セルを改造することによってゼロギャップ電解槽を製造する方法において、新たな隔膜と電解用電極とを含む積層体を配することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の態様を包含する。
〔11〕
陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、前記陰極を直接支持する支持体と、を備える既存電解槽から、新たな電解槽を製造するための方法であって、
前記既存電解槽において、前記隔膜を、新たな隔膜と第1の電解用電極とを含む積層体に交換し、かつ、前記第1の電解用電極と前記陰極との間に弾性体を配する工程(A)を含み、
前記弾性体が、前記陽極へ向かう方向に前記第1の電解用電極を押圧し、
前記第1の電解用電極の厚みが120μm以下であり、
前記第1の電解用電極と前記弾性体と前記陰極と前記支持体とが、電気的に接続されている、電解槽の製造方法。
〔12〕
前記積層体が第2の電解用電極をさらに含み、
前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、
前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されている、〔11〕に記載の電解槽の製造方法。
〔13〕
陽極と、
前記陽極に対向する陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、
前記隔膜と前記陰極との間に配される第1の電解用電極と、
前記陽極と前記隔膜との間に配される第2の電解用電極と、
前記第1の電解用電極と前記陰極との間に配され、かつ、当該第1の電解用電極を前記陽極へ向かう方向に押圧する弾性体と、
前記陰極を直接支持する支持体と、
を備え、
前記第1の電解用電極が陰極電極として機能し、
前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、
前記第1の電解用電極の厚みが120μm以下であり、
前記第1の電解用電極と前記弾性体と前記陰極と前記支持体とが、電気的に接続されており、
前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されている、電解槽。
〔14〕
陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、前記陰極を直接支持する支持体と、を備える既存電解セルから、新たな電解セルを製造するための方法であって、
前記既存電解セルにおいて、前記隔膜を、新たな隔膜と第1の電解用電極とを含む積層体に交換し、かつ、前記第1の電解用電極と前記陰極との間に弾性体を配する工程(A)を含み、
前記弾性体が、前記陽極へ向かう方向に前記第1の電解用電極を押圧し、
前記第1の電解用電極の厚みが120μm以下であり、
前記第1の電解用電極と前記弾性体と前記陰極と前記支持体とが、電気的に接続されている、電解セルの製造方法。
〔15〕
前記積層体が第2の電解用電極をさらに含み、
前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、
前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されている、〔14〕に記載の電解セルの製造方法。
〔16〕
陽極と、
前記陽極に対向する陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、
前記隔膜と前記陰極との間に配される第1の電解用電極と、
前記陽極と前記隔膜との間に配される第2の電解用電極と、
前記第1の電解用電極と前記陰極との間に配され、かつ、当該第1の電解用電極を前記陽極へ向かう方向に押圧する弾性体と、
前記陰極を直接支持する支持体と、
を備え、
前記第1の電解用電極が陰極電極として機能し、
前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、
前記第1の電解用電極の厚みが120μm以下であり、
前記第1の電解用電極と前記弾性体と前記陰極と前記支持体とが、電気的に接続されており、
前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されている、電解セル。
〔17〕
〔16〕に記載の電解セルを有する電解槽。
In addition, as a result of intensive studies to achieve the second objective, the present inventors have developed a new method for manufacturing a zero-gap electrolytic cell by modifying an electrolytic cell used in a narrow-gap electrolytic cell. The inventors have discovered that the above problem can be solved by disposing a laminate including a diaphragm and an electrode for electrolysis, and have completed the present invention.
That is, the present invention includes the following aspects.
[11]
A new electrolytic cell is manufactured from an existing electrolytic cell including an anode, a cathode facing the anode, a diaphragm disposed between the anode and the cathode, and a support that directly supports the cathode. A method for
In the existing electrolytic cell, the diaphragm is replaced with a laminate including a new diaphragm and a first electrolytic electrode, and an elastic body is arranged between the first electrolytic electrode and the cathode. including step (A);
the elastic body presses the first electrolysis electrode in a direction toward the anode,
The thickness of the first electrolysis electrode is 120 μm or less,
A method for manufacturing an electrolytic cell, wherein the first electrolysis electrode, the elastic body, the cathode, and the support are electrically connected.
[12]
The laminate further includes a second electrolysis electrode,
The second electrolysis electrode functions as an anode electrode,
The method for manufacturing an electrolytic cell according to [11], wherein the second electrolysis electrode and the anode are electrically connected.
[13]
an anode;
a cathode facing the anode;
a diaphragm disposed between the anode and the cathode;
a first electrolytic electrode disposed between the diaphragm and the cathode;
a second electrolysis electrode disposed between the anode and the diaphragm;
an elastic body disposed between the first electrolysis electrode and the cathode and pressing the first electrolysis electrode in a direction toward the anode;
a support that directly supports the cathode;
Equipped with
The first electrolysis electrode functions as a cathode electrode,
The second electrolysis electrode functions as an anode electrode,
The thickness of the first electrolysis electrode is 120 μm or less,
The first electrolysis electrode, the elastic body, the cathode, and the support are electrically connected,
An electrolytic cell in which the second electrolysis electrode and the anode are electrically connected.
[14]
A new electrolytic cell is manufactured from an existing electrolytic cell comprising an anode, a cathode facing the anode, a diaphragm disposed between the anode and the cathode, and a support that directly supports the cathode. A method for
In the existing electrolysis cell , the diaphragm is replaced with a laminate including a new diaphragm and a first electrolysis electrode, and an elastic body is arranged between the first electrolysis electrode and the cathode. including step (A);
the elastic body presses the first electrolysis electrode in a direction toward the anode,
The thickness of the first electrolysis electrode is 120 μm or less,
A method for manufacturing an electrolytic cell, wherein the first electrolytic electrode, the elastic body, the cathode, and the support are electrically connected.
[15]
The laminate further includes a second electrolysis electrode,
The second electrolysis electrode functions as an anode electrode,
The method for manufacturing an electrolytic cell according to [14], wherein the second electrolytic electrode and the anode are electrically connected.
[16]
an anode;
a cathode facing the anode;
a diaphragm disposed between the anode and the cathode;
a first electrolysis electrode disposed between the diaphragm and the cathode;
a second electrolysis electrode disposed between the anode and the diaphragm;
an elastic body disposed between the first electrolysis electrode and the cathode and pressing the first electrolysis electrode in a direction toward the anode;
a support that directly supports the cathode;
Equipped with
The first electrolysis electrode functions as a cathode electrode,
The second electrolysis electrode functions as an anode electrode,
The thickness of the first electrolysis electrode is 120 μm or less,
The first electrolysis electrode, the elastic body, the cathode, and the support are electrically connected,
An electrolysis cell, wherein the second electrolysis electrode and the anode are electrically connected.
[17]
An electrolytic cell comprising the electrolytic cell according to [16].

本発明の一態様によれば、電解槽における電極更新の際の作業効率を向上させることができる、電解槽の製造方法、及びそれに対応する構造を備える電解槽を提供することができる。
また、本発明の他の態様によれば、ナローギャップ電解槽で使用されていた電解セルを改造することによってゼロギャップ電解槽を製造する方法において、ゼロギャップ化を図るだけでなく既存の陰極及び隔膜の性能を更新でき、さらに作業効率にも優れる電解槽の製造方法、及びそれに対応する構造を備える電解槽を提供することができる。
According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing an electrolytic cell that can improve work efficiency during electrode renewal in an electrolytic cell, and an electrolytic cell having a structure corresponding thereto.
Further, according to another aspect of the present invention, in a method for manufacturing a zero-gap electrolytic cell by modifying an electrolytic cell used in a narrow-gap electrolytic cell, in addition to achieving a zero gap, the existing cathode and It is possible to provide a method for manufacturing an electrolytic cell that can update the performance of the diaphragm and also has excellent work efficiency, and an electrolytic cell that has a structure corresponding thereto.

図1は、第1実施形態に係る電解セルの模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electrolytic cell according to a first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る既存の電解槽における、2つの電解セルが直列に接続された状態を示す模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which two electrolytic cells are connected in series in the existing electrolytic cell according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係る電解槽における、2つの電解セルが直列に接続された状態を例示する模式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a state in which two electrolytic cells are connected in series in the electrolytic cell according to the first embodiment. 図4は、第1実施形態に係る電解槽の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of the electrolytic cell according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態に係る電解槽を組み立てる工程を示す模式的斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing the process of assembling the electrolytic cell according to the first embodiment. 図6は、本実施形態における電解セルが備えうる逆電流吸収体の模式的断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a reverse current absorber that can be included in the electrolytic cell in this embodiment. 図7は、本実施形態における電解用電極の模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the electrolysis electrode in this embodiment. 図8は、本実施形態におけるイオン交換膜の構造を例示する断面模式図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating the structure of the ion exchange membrane in this embodiment. 図9は、本実施形態におけるイオン交換膜を構成する強化芯材の開口率を説明するための概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the aperture ratio of the reinforcing core material that constitutes the ion exchange membrane in this embodiment. 図10は、イオン交換膜の連通孔を形成する方法を説明するための模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a method of forming communication holes in an ion exchange membrane. 図11は、第1実施形態に係る電解槽の製造方法の一態様を例示する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating one aspect of the method for manufacturing an electrolytic cell according to the first embodiment. 図12は、第1実施形態に係る電解槽の製造方法の別の態様を例示する説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating another aspect of the method for manufacturing an electrolytic cell according to the first embodiment. 図13は、第1実施形態に係る電解槽の製造方法の更に別の態様を例示する説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating still another aspect of the method for manufacturing an electrolytic cell according to the first embodiment. 図14は、第1実施形態に係る電解槽の製造方法の更にまた別の態様を例示する説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating yet another aspect of the method for manufacturing an electrolytic cell according to the first embodiment. 図15は、第2実施形態に係る電解セルの模式的断面図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the electrolytic cell according to the second embodiment. 図16は、第2実施形態に係る電解槽の模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram of an electrolytic cell according to the second embodiment. 図17は、第2実施形態に係る電解槽を組み立てる工程を示す模式的斜視図である。FIG. 17 is a schematic perspective view showing the process of assembling the electrolytic cell according to the second embodiment. 図18は、第2実施形態に係る電解槽の製造方法に用いられる部材の概要図である。図18(A)は、弾性体の概要図である。図18(B)は、第1の電解用電極と隔膜との積層体の概要図である。図18(C)は、第1の電解用電極と隔膜と第2の電解用電極との積層体の概要図である。FIG. 18 is a schematic diagram of members used in the method for manufacturing an electrolytic cell according to the second embodiment. FIG. 18(A) is a schematic diagram of the elastic body. FIG. 18(B) is a schematic diagram of a laminate of a first electrolytic electrode and a diaphragm. FIG. 18(C) is a schematic diagram of a laminate of a first electrolytic electrode, a diaphragm, and a second electrolytic electrode. 図19は、第2実施形態に係る電解槽の製造方法の一態様を実施した場合に得られる、電解セルを例示する模式的断面図である。FIG. 19 is a schematic cross-sectional view illustrating an electrolytic cell obtained when one aspect of the method for manufacturing an electrolytic cell according to the second embodiment is carried out. 図20は、第2実施形態に係る電解槽の製造方法の別の態様を実施した場合に得られる、電解セルを例示する模式的断面図である。FIG. 20 is a schematic cross-sectional view illustrating an electrolytic cell obtained when another aspect of the method for manufacturing an electrolytic cell according to the second embodiment is carried out.

以下、本発明の実施形態(以下、本実施形態ともいう)について、必要に応じて図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明は以下の内容に限定されない。また、添付図面は実施形態の一例を示したものであり、形態はこれに限定して解釈されるものではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。なお、図面中上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づく。図面の寸法及び比率は図示されたものに限られるものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter also referred to as the present embodiments) will be described in detail with reference to the drawings as necessary. The following embodiments are examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the following contents. Further, the attached drawings show an example of the embodiment, and the form is not to be interpreted as being limited to this. The present invention can be implemented with appropriate modifications within the scope of its gist. Note that the positional relationships such as the top, bottom, left, and right in the drawings are based on the positional relationships shown in the drawings unless otherwise specified. The dimensions and proportions of the drawings are not limited to those shown.

<第1実施形態>
ここでは、本実施形態に係る第1の態様(以下、「第1実施形態」ともいう。)について、図1~14を参照しつつ詳細に説明する。
<First embodiment>
Here, a first aspect of the present embodiment (hereinafter also referred to as "first embodiment") will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 14.

[電解槽]
第1実施形態(以降、特に断りがない限り、<第1実施形態>の項における「本実施形態」は第1実施形態を意味する。)の電解槽は、陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、前記陰極を前記陽極へ向かう方向に押圧する第1の弾性体と、前記隔膜と前記陰極との間に配される第1の電解用電極と、前記第1の電解用電極と前記陰極との間に配され、かつ、前記第1の電解用電極を前記陽極へ向かう方向に押圧する第2の弾性体と、を備え、前記第1の電解用電極が陰極電極として機能し、前記第1の電解用電極と前記第2の弾性体と前記陰極と前記第1の弾性体とが、電気的に接続されている。
上記の構成を有する電解槽によれば、第2の弾性体は第1の電解用電極を前記陽極へ向かう方向に押圧することとなるため、第1の弾性体が劣化してゼロギャップを維持するために十分な弾性を失った場合でも、第2の弾性体の弾性によってゼロギャップを維持することが可能となり、第1の弾性体自体を除去及び交換する必要がなくなる。さらに、仮に第2の弾性体が劣化してゼロギャップを維持するために十分な弾性を失った場合でも、当該第2の弾性体は隣接する部材に挟持されているものであるため、当該挟持を解除するのみで容易に第2の弾性体自体を新品に交換できる。
加えて、陰極が劣化した場合でも、第1の電解用電極が陰極電極として機能するため、陰極自体を除去及び交換する必要がなくなる。さらに、仮に第1の電解用電極が劣化して電解性能が低下した場合でも、当該第1の電解用電極は隣接する部材に挟持されているものであるため、当該挟持を解除するのみで容易に第1の電解用電極を新品に交換できる。
したがって、本実施形態の電解槽によれば、電解槽における電極更新の際の煩雑な作業を避けることができる。
本実施形態において、陽極を含む陽極室と、陰極を含む陰極室とを組み合わせたものを電解セルと称し、以下で各部材を詳細に説明する。
[Electrolytic cell]
The electrolytic cell of the first embodiment (hereinafter, unless otherwise specified, "this embodiment" in the section <First Embodiment> means the first embodiment) includes an anode and an electrode facing the anode. a cathode, a diaphragm disposed between the anode and the cathode, a first elastic body that presses the cathode in a direction toward the anode, and a first elastic body disposed between the diaphragm and the cathode. and a second elastic body disposed between the first electrolysis electrode and the cathode and pressing the first electrolysis electrode in a direction toward the anode. , the first electrolysis electrode functions as a cathode electrode, and the first electrolysis electrode, the second elastic body, the cathode, and the first elastic body are electrically connected.
According to the electrolytic cell having the above configuration, the second elastic body presses the first electrolysis electrode in the direction toward the anode, so the first elastic body deteriorates and maintains the zero gap. Even if the second elastic body loses sufficient elasticity to do so, the elasticity of the second elastic body makes it possible to maintain zero gap, eliminating the need to remove and replace the first elastic body itself. Furthermore, even if the second elastic body deteriorates and loses sufficient elasticity to maintain the zero gap, since the second elastic body is held between adjacent members, The second elastic body itself can be easily replaced with a new one by simply releasing the second elastic body.
In addition, even if the cathode deteriorates, since the first electrolytic electrode functions as a cathode electrode, there is no need to remove and replace the cathode itself. Furthermore, even if the first electrolytic electrode deteriorates and the electrolytic performance decreases, since the first electrolytic electrode is sandwiched between adjacent members, it is easy to remove the sandwiching. The first electrolysis electrode can be replaced with a new one.
Therefore, according to the electrolytic cell of this embodiment, it is possible to avoid complicated work when updating the electrodes in the electrolytic cell.
In this embodiment, a combination of an anode chamber containing an anode and a cathode chamber containing a cathode is referred to as an electrolytic cell, and each member will be described in detail below.

〔電解セル〕
まず、本実施形態の電解槽の構成単位として使用できる電解セルについて説明する。図1は、電解セル50の断面図である。
電解セル50は、陽極室60と、陰極室70と、陽極室60及び陰極室70の間に設置された隔壁80と、陽極室60に設置された陽極11と、陰極室70に設置された陰極21と、を備える。必要に応じて陰極室内に設置された逆電流吸収体18を備えてもよい。1つの電解セル50に属する陽極11及び陰極21は互いに電気的に接続されている。電解セル50は、次の陰極構造体を備えるものということもできる。陰極構造体90は、陰極室70と、陰極室70に設置された陰極21と、陰極室70内に設置された逆電流吸収体18と、を備え、逆電流吸収体18は、図6に示すように基材18aと当該基材18a上に形成された逆電流吸収層18bとを有し、陰極21と逆電流吸収層18bとが電気的に接続されている。陰極室70は、集電体23と、当該集電体を支持する支持体24と、金属弾性体である第1の弾性体22とを更に有する。第1の弾性体22は、集電体23及び陰極21の間に設置されている。支持体24は、集電体23及び隔壁80の間に設置されている。集電体23は、第1の弾性体22を介して、陰極21と電気的に接続されている。隔壁80は、支持体24を介して、集電体23と電気的に接続されている。したがって、隔壁80、支持体24、集電体23、第1の弾性体22及び陰極21は電気的に接続されている。陰極21及び逆電流吸収層18bは電気的に接続されている。陰極21及び逆電流吸収層は、直接接続されていてもよく、集電体、支持体、金属弾性体又は隔壁等を介して間接的に接続されていてもよい。陰極21の表面全体は還元反応のための触媒層で被覆されていることが好ましい。また、電気的接続の形態は、隔壁80と支持体24、支持体24と集電体23、集電体23と第1の弾性体22がそれぞれ直接取り付けられ、第1の弾性体22上に陰極21が積層される形態であってもよい。これらの各構成部材を互いに直接取り付ける方法として、溶接等が挙げられる。また、逆電流吸収体18、陰極21、および集電体23を総称して陰極構造体90としてもよい。
[Electrolytic cell]
First, an electrolytic cell that can be used as a structural unit of the electrolytic cell of this embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of an electrolytic cell 50. As shown in FIG.
The electrolytic cell 50 includes an anode chamber 60, a cathode chamber 70, a partition 80 installed between the anode chamber 60 and the cathode chamber 70, an anode 11 installed in the anode chamber 60, and an anode 11 installed in the cathode chamber 70. A cathode 21 is provided. If necessary, a reverse current absorber 18 may be provided inside the cathode chamber. The anode 11 and cathode 21 belonging to one electrolytic cell 50 are electrically connected to each other. The electrolytic cell 50 can also be said to include the following cathode structure. The cathode structure 90 includes a cathode chamber 70, a cathode 21 installed in the cathode chamber 70, and a reverse current absorber 18 installed in the cathode chamber 70, and the reverse current absorber 18 is shown in FIG. As shown, it has a base material 18a and a reverse current absorption layer 18b formed on the base material 18a, and the cathode 21 and the reverse current absorption layer 18b are electrically connected. The cathode chamber 70 further includes a current collector 23, a support 24 that supports the current collector, and a first elastic body 22 that is a metal elastic body. The first elastic body 22 is installed between the current collector 23 and the cathode 21 . The support body 24 is installed between the current collector 23 and the partition wall 80. Current collector 23 is electrically connected to cathode 21 via first elastic body 22 . The partition 80 is electrically connected to the current collector 23 via the support 24 . Therefore, the partition wall 80, the support body 24, the current collector 23, the first elastic body 22, and the cathode 21 are electrically connected. The cathode 21 and the reverse current absorption layer 18b are electrically connected. The cathode 21 and the reverse current absorption layer may be directly connected, or may be indirectly connected via a current collector, a support, a metal elastic body, a partition, or the like. Preferably, the entire surface of the cathode 21 is coated with a catalyst layer for the reduction reaction. In addition, the form of electrical connection is such that the partition 80 and the support 24, the support 24 and the current collector 23, and the current collector 23 and the first elastic body 22 are directly attached, respectively, and The cathode 21 may be stacked. Welding or the like can be cited as a method for directly attaching these constituent members to each other. Further, the reverse current absorber 18, the cathode 21, and the current collector 23 may be collectively referred to as the cathode structure 90.

図2は、本実施形態の電解槽を組み立てる前の、電解槽内において隣接する2つの電解セル50の断面図である。図3は、本実施形態の電解槽4内において隣接する2つの電解セル50の断面図である。図4は、本実施形態の電解槽4を示す。図5は、電解槽4を組み立てる工程を示す。 FIG. 2 is a cross-sectional view of two adjacent electrolytic cells 50 in the electrolytic cell before the electrolytic cell of this embodiment is assembled. FIG. 3 is a sectional view of two adjacent electrolytic cells 50 in the electrolytic bath 4 of this embodiment. FIG. 4 shows the electrolytic cell 4 of this embodiment. FIG. 5 shows the process of assembling the electrolytic cell 4.

図2に示すように、電解セル50、陽イオン交換膜51、電解セル50がこの順序で直列に並べられている。図2において隣接する2つの電解セルのうち一方の電解セル50の陽極室と他方の電解セル50の陰極室との間に陽イオン交換膜51が配置されている。つまり、電解セル50の陽極室60と、これに隣接する電解セル50の陰極室70とは、陽イオン交換膜51で隔てられる。図4に示すように、電解槽4は、陽イオン交換膜51を介して直列に接続された複数の電解セル50から構成される。つまり、電解槽4は、直列に配置された複数の電解セル50と、隣接する電解セル50の間に配置された陽イオン交換膜51と、を備える複極式電解槽である。図5に示すように、電解槽4は、陽イオン交換膜51を介して複数の電解セル50を直列に配置して、プレス器5により連結されることにより組み立てられる。 As shown in FIG. 2, an electrolytic cell 50, a cation exchange membrane 51, and an electrolytic cell 50 are arranged in series in this order. In FIG. 2, a cation exchange membrane 51 is arranged between the anode chamber of one electrolytic cell 50 and the cathode chamber of the other electrolytic cell 50 among two adjacent electrolytic cells. That is, the anode chamber 60 of the electrolytic cell 50 and the cathode chamber 70 of the adjacent electrolytic cell 50 are separated by the cation exchange membrane 51. As shown in FIG. 4, the electrolytic cell 4 is composed of a plurality of electrolytic cells 50 connected in series via a cation exchange membrane 51. That is, the electrolytic cell 4 is a bipolar electrolytic cell including a plurality of electrolytic cells 50 arranged in series and a cation exchange membrane 51 arranged between adjacent electrolytic cells 50. As shown in FIG. 5, the electrolytic cell 4 is assembled by arranging a plurality of electrolytic cells 50 in series via a cation exchange membrane 51 and connecting them by a press 5.

本実施形態の電解槽が有する構造について、図3(A)を用いて説明する。図3(A)に示すように、電解槽4内において、陽イオン交換膜51とその左側の電解セル50との間に第1の電解用電極53が配される。すなわち、第1の電解用電極53は、陰極21と陽イオン交換膜51との間に配され、陰極電極として機能する。さらに、図3(A)に示すように、第1の電解用電極53と陰極21との間に第2の弾性体22’が配される。
このように、本実施形態の電解槽において、第2の弾性体22’は第1の電解用電極53を陽極11へ向かう方向に押圧することとなるため、第1の弾性体22が劣化してゼロギャップを維持するために十分な弾性を失った場合でも、第2の弾性体22’の弾性によってゼロギャップを維持することが可能となり、第1の弾性体22自体を除去及び交換する必要がなくなる。さらに、仮に第2の弾性体22’が劣化してゼロギャップを維持するために十分な弾性を失った場合でも、当該第2の弾性体22’は隣接する部材に挟持されているものであるため、当該挟持を解除するのみで容易に第2の弾性体自体を新品に交換できる。
加えて、陰極21が劣化した場合でも、第1の電解用電極53が陰極電極として機能するため、陰極21自体を除去及び交換する必要がなくなる。さらに、仮に第1の電解用電極53が劣化して電解性能が低下した場合でも、当該第1の電解用電極53は隣接する部材に挟持されているものであるため、当該挟持を解除するのみで容易に第1の電解用電極を新品に交換できる。
The structure of the electrolytic cell of this embodiment will be explained using FIG. 3(A). As shown in FIG. 3(A), in the electrolytic cell 4, a first electrolytic electrode 53 is arranged between the cation exchange membrane 51 and the electrolytic cell 50 on the left side thereof. That is, the first electrolysis electrode 53 is disposed between the cathode 21 and the cation exchange membrane 51, and functions as a cathode electrode. Furthermore, as shown in FIG. 3(A), a second elastic body 22' is disposed between the first electrolysis electrode 53 and the cathode 21.
In this way, in the electrolytic cell of this embodiment, the second elastic body 22' presses the first electrolysis electrode 53 in the direction toward the anode 11, so the first elastic body 22 is deteriorated. Even if the second elastic body 22' loses sufficient elasticity to maintain the zero gap, the elasticity of the second elastic body 22' makes it possible to maintain the zero gap, eliminating the need to remove and replace the first elastic body 22 itself. disappears. Furthermore, even if the second elastic body 22' deteriorates and loses sufficient elasticity to maintain zero gap, the second elastic body 22' is held between adjacent members. Therefore, the second elastic body itself can be easily replaced with a new one by simply releasing the clamping.
In addition, even if the cathode 21 deteriorates, since the first electrolytic electrode 53 functions as a cathode electrode, there is no need to remove or replace the cathode 21 itself. Furthermore, even if the first electrolytic electrode 53 deteriorates and the electrolytic performance decreases, since the first electrolytic electrode 53 is sandwiched between adjacent members, it is only necessary to release the sandwiching. The first electrolysis electrode can be easily replaced with a new one.

本実施形態の電解槽が有する好ましい構造について、図3(B)を用いて説明する。図3(B)に示すように、電解槽4内において、陽イオン交換膜51とその左側の電解セル50との間に、第1の電解用電極53と陽イオン交換膜51と第2の電解用電極53’との積層体54が配される。すなわち、第1の電解用電極53は、陰極21と陽イオン交換膜51との間に配され、陰極電極として機能する一方、第2の電解用電極53’は、陽極11と陽イオン交換膜51との間に配され、陽極電極として機能する。さらに、図3(B)に示すように、第1の電解用電極53と陰極21との間に第2の弾性体22’が配される。
このような電解槽においても、第2の弾性体22’は第1の電解用電極53を陽極11へ向かう方向に押圧することとなるため、第1の弾性体22が劣化してゼロギャップを維持するために十分な弾性を失った場合でも、第2の弾性体22’の弾性によってゼロギャップを維持することが可能となり、第1の弾性体22自体を除去及び交換する必要がなくなる。さらに、仮に第2の弾性体22’が劣化してゼロギャップを維持するために十分な弾性を失った場合でも、当該第2の弾性体22’は隣接する部材に挟持されているものであるため、当該挟持を解除するのみで容易に第2の弾性体自体を新品に交換できる。
加えて、陰極21が劣化した場合でも、第1の電解用電極53が陰極電極として機能するため、陰極21自体を除去及び交換する必要がなくなる。さらに、仮に第1の電解用電極53が劣化して電解性能が低下した場合でも、当該第1の電解用電極53は隣接する部材に挟持されているものであるため、当該挟持を解除するのみで容易に第1の電解用電極を新品に交換できる。
また、陽極11が劣化した場合でも、第2の電解用電極53’が陽極電極として機能するため、陽極11自体を除去及び交換する必要がなくなる。さらに、仮に第2の電解用電極53’が劣化して電解性能が低下した場合でも、当該第2の電解用電極53’は隣接する部材に挟持されているものであるため、当該挟持を解除するのみで容易に第2の電解用電極を新品に交換できる。
A preferable structure of the electrolytic cell of this embodiment will be explained using FIG. 3(B). As shown in FIG. 3(B), in the electrolytic cell 4, a first electrolytic electrode 53, a cation exchange membrane 51, and a second electrode are connected between the cation exchange membrane 51 and the electrolysis cell 50 on the left side. A laminate 54 including an electrolytic electrode 53' is arranged. That is, the first electrolysis electrode 53 is arranged between the cathode 21 and the cation exchange membrane 51 and functions as a cathode electrode, while the second electrolysis electrode 53' is arranged between the anode 11 and the cation exchange membrane 51. 51, and functions as an anode electrode. Furthermore, as shown in FIG. 3(B), a second elastic body 22' is disposed between the first electrolysis electrode 53 and the cathode 21.
Even in such an electrolytic cell, the second elastic body 22' presses the first electrolysis electrode 53 in the direction toward the anode 11, so the first elastic body 22 deteriorates and the zero gap is closed. Even if sufficient elasticity is lost to maintain the zero gap, the elasticity of the second elastic body 22' makes it possible to maintain the zero gap, eliminating the need to remove and replace the first elastic body 22 itself. Furthermore, even if the second elastic body 22' deteriorates and loses sufficient elasticity to maintain zero gap, the second elastic body 22' is held between adjacent members. Therefore, the second elastic body itself can be easily replaced with a new one by simply releasing the clamping.
In addition, even if the cathode 21 deteriorates, since the first electrolytic electrode 53 functions as a cathode electrode, there is no need to remove or replace the cathode 21 itself. Furthermore, even if the first electrolytic electrode 53 deteriorates and the electrolytic performance decreases, since the first electrolytic electrode 53 is sandwiched between adjacent members, it is only necessary to release the sandwiching. The first electrolysis electrode can be easily replaced with a new one.
Furthermore, even if the anode 11 deteriorates, the second electrolysis electrode 53' functions as the anode electrode, so there is no need to remove or replace the anode 11 itself. Furthermore, even if the second electrolytic electrode 53' deteriorates and the electrolytic performance decreases, since the second electrolytic electrode 53' is sandwiched between adjacent members, the sandwiching can be released. The second electrolysis electrode can be easily replaced with a new one by simply doing the following.

電解槽4は、電源に接続される陽極端子7と陰極端子6とを有する。電解槽4内で直列に連結された複数の電解セル50のうち最も端に位置する電解セル50の陽極11は、陽極端子7に電気的に接続される。電解槽4内で直列に連結された複数の電解セル50のうち陽極端子7の反対側の端に位置する電解セルの陰極21は、陰極端子6に電気的に接続される。電解時の電流は、陽極端子7側から、各電解セル50の陽極及び陰極を経由して、陰極端子6へ向かって流れる。なお、連結した電解セル50の両端には、陽極室のみを有する電解セル(陽極ターミナルセル)と、陰極室のみを有する電解セル(陰極ターミナルセル)を配置してもよい。この場合、その一端に配置された陽極ターミナルセルに陽極端子7が接続され、他の端に配置された陰極ターミナルセルに陰極端子6が接続される。
Electrolytic cell 4 has an anode terminal 7 and a cathode terminal 6 connected to a power source. The anode 11 of the electrolytic cell 50 located at the end of the plurality of electrolytic cells 50 connected in series in the electrolytic cell 4 is electrically connected to the anode terminal 7 . Among the plurality of electrolytic cells 50 connected in series in the electrolytic cell 4 , the cathode 21 of the electrolytic cell located at the end opposite to the anode terminal 7 is electrically connected to the cathode terminal 6 . Current during electrolysis flows from the anode terminal 7 side toward the cathode terminal 6 via the anode and cathode of each electrolysis cell 50. Note that an electrolytic cell having only an anode chamber (anode terminal cell) and an electrolytic cell having only a cathode chamber (cathode terminal cell) may be arranged at both ends of the connected electrolytic cells 50. In this case, the anode terminal 7 is connected to the anode terminal cell arranged at one end, and the cathode terminal 6 is connected to the cathode terminal cell arranged at the other end.

塩水の電解を行なう場合、各陽極室60には塩水が供給され、陰極室70には純水又は低濃度の水酸化ナトリウム水溶液が供給される。各液体は、電解液供給管(図中省略)から、電解液供給ホース(図中省略)を経由して、各電解セル50に供給される。また、電解液及び電解による生成物は、電解液回収管(図中省略)より、回収される。電解において、塩水中のナトリウムイオンは、一方の電解セル50の陽極室60から、陽イオン交換膜51を通過して、隣の電解セル50の陰極室70へ移動する。よって、電解中の電流は、電解セル50が直列に連結された方向に沿って、流れることになる。つまり、電流は、陽イオン交換膜51を介して陽極室60から陰極室70に向かって流れる。塩水の電解に伴い、陽極11側で塩素ガスが生成し、陰極21側で水酸化ナトリウム(溶質)と水素ガスが生成する。 When electrolyzing salt water, each anode chamber 60 is supplied with salt water, and the cathode chamber 70 is supplied with pure water or a low concentration aqueous sodium hydroxide solution. Each liquid is supplied to each electrolytic cell 50 from an electrolyte supply pipe (not shown) via an electrolyte supply hose (not shown). Further, the electrolytic solution and the products of electrolysis are recovered from an electrolytic solution recovery pipe (not shown). In electrolysis, sodium ions in salt water move from the anode chamber 60 of one electrolytic cell 50 to the cathode chamber 70 of the adjacent electrolytic cell 50 through the cation exchange membrane 51. Therefore, the current during electrolysis flows along the direction in which the electrolytic cells 50 are connected in series. That is, the current flows from the anode chamber 60 to the cathode chamber 70 via the cation exchange membrane 51. With the electrolysis of salt water, chlorine gas is generated on the anode 11 side, and sodium hydroxide (solute) and hydrogen gas are generated on the cathode 21 side.

(陽極室)
陽極室60は、陽極11または陽極給電体11を有する。ここでいう給電体としては、劣化した電極(すなわち既存電極)や、触媒コーティングがされていない電極等を意味する。本実施形態における電解用電極を陽極側へ挿入した場合には、11は陽極給電体として機能する。本実施形態における電解用電極を陽極側へ挿入しない場合には、11は陽極として機能する。また、陽極室60は、陽極室60に電解液を供給する陽極側電解液供給部と、陽極側電解液供給部の上方に配置され、隔壁80と略平行または斜めになるように配置されたバッフル板と、バッフル板の上方に配置され、気体が混入した電解液から気体を分離する陽極側気液分離部とを有することが好ましい。
(Anode chamber)
The anode chamber 60 has an anode 11 or an anode power supply body 11 . The power supply here means a deteriorated electrode (that is, an existing electrode), an electrode without catalyst coating, or the like. When the electrode for electrolysis in this embodiment is inserted into the anode side, 11 functions as an anode power supply body. When the electrode for electrolysis in this embodiment is not inserted into the anode side, 11 functions as an anode. Further, the anode chamber 60 is disposed above the anode side electrolyte supply section that supplies the electrolyte to the anode chamber 60 and the anode side electrolyte supply section, and is disposed approximately parallel or obliquely to the partition wall 80. It is preferable to have a baffle plate and an anode-side gas-liquid separation section that is arranged above the baffle plate and separates gas from the electrolyte mixed with gas.

(陽極)
本実施形態における電解用電極を陽極側へ挿入しない場合には、陽極室60の枠(すなわち、陽極枠)内には、陽極11が設けられている。陽極11としては、いわゆるDSA(登録商標)等の金属電極を用いることができる。DSAとは、ルテニウム、イリジウム、チタンを成分とする酸化物によって表面を被覆されたチタン基材の電極である。
形状としては、パンチングメタル、不織布、発泡金属、エキスパンドメタル、エレクトロフォーミングにより形成した金属多孔箔、金属線を編んで作製したいわゆるウーブンメッシュ等いずれのものも使用できる。
(anode)
When the electrode for electrolysis in this embodiment is not inserted into the anode side, the anode 11 is provided within the frame of the anode chamber 60 (that is, the anode frame). As the anode 11, a metal electrode such as so-called DSA (registered trademark) can be used. DSA is a titanium-based electrode whose surface is coated with an oxide containing ruthenium, iridium, and titanium.
As for the shape, any of punched metal, nonwoven fabric, foamed metal, expanded metal, porous metal foil formed by electroforming, so-called woven mesh made by knitting metal wires, etc. can be used.

(陽極給電体)
本実施形態における電解用電極を陽極側へ挿入した場合には、陽極室60の枠内には、陽極給電体11が設けられている。陽極給電体11としては、いわゆるDSA(登録商標)等の金属電極を用いることもできるし、触媒コーティングがされていないチタンを用いることもできる。また、触媒コーティング厚みを薄くしたDSAを用いることもできる。さらに、使用済みの陽極を用いることもできる。
形状としては、パンチングメタル、不織布、発泡金属、エキスパンドメタル、エレクトロフォーミングにより形成した金属多孔箔、金属線を編んで作製したいわゆるウーブンメッシュ等いずれのものも使用できる。
(Anode power supply)
When the electrode for electrolysis in this embodiment is inserted into the anode side, the anode power supply body 11 is provided within the frame of the anode chamber 60. As the anode power supply body 11, a metal electrode such as so-called DSA (registered trademark) can be used, or titanium without catalyst coating can also be used. Furthermore, DSA with a thinner catalyst coating can also be used. Furthermore, a used anode can also be used.
As for the shape, any of punched metal, nonwoven fabric, foamed metal, expanded metal, porous metal foil formed by electroforming, so-called woven mesh made by knitting metal wires, etc. can be used.

(陽極側電解液供給部)
陽極側電解液供給部は、陽極室60に電解液を供給するものであり、電解液供給管に接続される。陽極側電解液供給部は、陽極室60の下方に配置されることが好ましい。陽極側電解液供給部としては、例えば、表面に開口部が形成されたパイプ(分散パイプ)等を用いることができる。かかるパイプは、陽極11の表面に沿って、電解セルの底部19に対して平行に配置されていることがより好ましい。このパイプは、電解セル50内に電解液を供給する電解液供給管(液供給ノズル)に接続される。液供給ノズルから供給された電解液はパイプによって電解セル50内まで搬送され、パイプの表面に設けられた開口部から陽極室60の内部に供給される。パイプを、陽極11の表面に沿って、電解セルの底部19に平行に配置することで、陽極室60の内部に均一に電解液を供給することができるため好ましい。
(Anode side electrolyte supply section)
The anode side electrolyte supply section supplies an electrolyte to the anode chamber 60 and is connected to an electrolyte supply pipe. The anode side electrolyte supply section is preferably arranged below the anode chamber 60. As the anode-side electrolyte supply section, for example, a pipe (dispersion pipe) having an opening formed on its surface can be used. More preferably, such a pipe is arranged along the surface of the anode 11 and parallel to the bottom 19 of the electrolytic cell. This pipe is connected to an electrolytic solution supply pipe (liquid supply nozzle) that supplies electrolytic solution into the electrolytic cell 50. The electrolytic solution supplied from the liquid supply nozzle is conveyed into the electrolytic cell 50 by a pipe, and is supplied into the anode chamber 60 from an opening provided on the surface of the pipe. It is preferable to arrange the pipe along the surface of the anode 11 in parallel to the bottom 19 of the electrolytic cell, since the electrolyte can be uniformly supplied into the anode chamber 60.

(陽極側気液分離部)
陽極側気液分離部は、バッフル板の上方に配置されることが好ましい。電解中において、陽極側気液分離部は、塩素ガス等の生成ガスと電解液を分離する機能を有する。なお、特に断りがない限り、上方とは、図1の電解セル50における上方向を意味し、下方とは、図1の電解セル50における下方向を意味する。
(Anode side gas-liquid separation section)
It is preferable that the anode side gas-liquid separation section is arranged above the baffle plate. During electrolysis, the anode side gas-liquid separation section has a function of separating generated gas such as chlorine gas and electrolyte solution. Note that, unless otherwise specified, "upper" means the upper direction in the electrolytic cell 50 in FIG. 1, and "downward" means the lower direction in the electrolytic cell 50 in FIG.

電解時、電解セル50で発生した生成ガスと電解液が混相(気液混相)となり系外に排出されると、電解セル50内部の圧力変動によって振動が発生し、イオン交換膜の物理的な破損を引き起こす場合がある。これを抑制するために、本実施形態における電解セル50には、気体と液体を分離するための陽極側気液分離部が設けられていることが好ましい。陽極側気液分離部には、気泡を消去するための消泡板が設置されることが好ましい。気液混相流が消泡板を通過するときに気泡がはじけることにより、電解液とガスに分離することができる。その結果、電解時の振動を防止することができる。 During electrolysis, when the generated gas and electrolyte generated in the electrolytic cell 50 become a mixed phase (gas-liquid mixed phase) and are discharged from the system, vibrations occur due to pressure fluctuations inside the electrolytic cell 50, causing physical damage to the ion exchange membrane. May cause damage. In order to suppress this, it is preferable that the electrolytic cell 50 in this embodiment is provided with an anode side gas-liquid separation section for separating gas and liquid. It is preferable that a defoaming plate for eliminating air bubbles is installed in the anode side gas-liquid separation section. When the gas-liquid multiphase flow passes through the defoaming plate, the bubbles burst and can be separated into the electrolyte and the gas. As a result, vibration during electrolysis can be prevented.

(バッフル板)
バッフル板は、陽極側電解液供給部の上方に配置され、かつ、隔壁80と略平行または斜めに配置されることが好ましい。バッフル板は、陽極室60の電解液の流れを制御する仕切り板である。バッフル板を設けることで、陽極室60において電解液(塩水等)を内部循環させ、その濃度を均一にすることができる。内部循環を起こすために、バッフル板は、陽極11近傍の空間と隔壁80近傍の空間とを隔てるように配置することが好ましい。かかる観点から、バッフル板は、陽極11及び隔壁80の各表面に対向するように設けられていることが好ましい。バッフル板により仕切られた陽極近傍の空間では、電解が進行することにより電解液濃度(塩水濃度)が下がり、また、塩素ガス等の生成ガスが発生する。これにより、バッフル板により仕切られた陽極11近傍の空間と、隔壁80近傍の空間とで気液の比重差が生まれる。これを利用して、陽極室60における電解液の内部循環を促進させ、陽極室60の電解液の濃度分布をより均一にすることができる。
(baffle board)
It is preferable that the baffle plate is disposed above the anode side electrolyte supply section and disposed approximately parallel or obliquely to the partition wall 80. The baffle plate is a partition plate that controls the flow of electrolyte in the anode chamber 60. By providing the baffle plate, the electrolytic solution (salt water, etc.) can be internally circulated in the anode chamber 60 and its concentration can be made uniform. In order to cause internal circulation, the baffle plate is preferably arranged to separate the space near the anode 11 from the space near the partition 80. From this point of view, it is preferable that the baffle plate be provided so as to face each surface of the anode 11 and the partition wall 80. In the space near the anode partitioned by the baffle plate, as electrolysis progresses, the electrolyte concentration (salt water concentration) decreases and generated gases such as chlorine gas are generated. This creates a difference in the specific gravity of gas and liquid between the space near the anode 11 partitioned by the baffle plate and the space near the partition wall 80. Utilizing this, internal circulation of the electrolyte in the anode chamber 60 can be promoted and the concentration distribution of the electrolyte in the anode chamber 60 can be made more uniform.

なお、図1に示していないが、陽極室60の内部に集電体を別途設けてもよい。かかる集電体としては、後述する陰極室の集電体と同様の材料や構成とすることもできる。また、陽極室60においては、陽極11自体を集電体として機能させることもできる。 Although not shown in FIG. 1, a current collector may be separately provided inside the anode chamber 60. Such a current collector can also be made of the same material and structure as the current collector of the cathode chamber, which will be described later. Further, in the anode chamber 60, the anode 11 itself can also function as a current collector.

(隔壁)
隔壁80は、陽極室60と陰極室70の間に配置されている。隔壁80は、セパレータと呼ばれることもあり、陽極室60と陰極室70とを区画するものである。隔壁80としては、電解用のセパレータとして公知のものを使用することができ、例えば、陰極側にニッケル、陽極側にチタンからなる板を溶接した隔壁等が挙げられる。
(bulkhead)
The partition wall 80 is arranged between the anode chamber 60 and the cathode chamber 70. The partition wall 80 is sometimes called a separator and partitions the anode chamber 60 and the cathode chamber 70. As the partition wall 80, a well-known separator for electrolysis can be used, such as a partition wall in which a plate made of nickel on the cathode side and titanium on the anode side is welded.

(陰極室)
陰極室70は、本実施形態における電解用電極を陰極側へ挿入した場合には、21は陰極給電体として機能し、本実施形態における電解用電極を陰極側へ挿入しない場合には、21は陰極として機能する。逆電流吸収体を有する場合は、陰極あるいは陰極給電体21と逆電流吸収体は電気的に接続されている。また、陰極室70も陽極室60と同様に、陰極側電解液供給部、陰極側気液分離部を有していることが好ましい。なお、陰極室70を構成する各部位のうち、陽極室60を構成する各部位と同様のものについては説明を省略する。
(Cathode chamber)
In the cathode chamber 70, when the electrode for electrolysis in this embodiment is inserted into the cathode side, 21 functions as a cathode power supply body, and when the electrode for electrolysis in this embodiment is not inserted into the cathode side, 21 functions as a cathode power supply body. Functions as a cathode. When a reverse current absorber is provided, the cathode or cathode power supply body 21 and the reverse current absorber are electrically connected. Further, like the anode chamber 60, the cathode chamber 70 preferably has a cathode-side electrolyte supply section and a cathode-side gas-liquid separation section. It should be noted that, among the parts constituting the cathode chamber 70, the descriptions of the parts similar to the parts constituting the anode chamber 60 will be omitted.

(陰極)
本実施形態における電解用電極を陰極側へ挿入しない場合には、陰極室70の枠(すなわち、陰極枠)内には、陰極21が設けられている。陰極21は、ニッケル基材とニッケル基材を被覆する触媒層とを有することが好ましい。ニッケル基材上の触媒層の成分としては、Ru、C、Si、P、S、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の金属及び当該金属の酸化物又は水酸化物が挙げられる。触媒層の形成方法としては、メッキ、合金めっき、分散・複合めっき、CVD、PVD、熱分解及び溶射が挙げられる。これらの方法を組み合わせてもよい。触媒層は必要に応じて複数の層、複数の元素を有してもよい。また、必要に応じて陰極21に還元処理を施してもよい。なお、陰極21の基材としては、ニッケル、ニッケル合金、鉄あるいはステンレスにニッケルをメッキしたものを用いてもよい。
形状としては、パンチングメタル、不織布、発泡金属、エキスパンドメタル、エレクトロフォーミングにより形成した金属多孔箔、金属線を編んで作製したいわゆるウーブンメッシュ等いずれのものも使用できる。
(cathode)
When the electrode for electrolysis in this embodiment is not inserted into the cathode side, the cathode 21 is provided within the frame of the cathode chamber 70 (that is, the cathode frame). It is preferable that the cathode 21 has a nickel base material and a catalyst layer covering the nickel base material. Components of the catalyst layer on the nickel base material include Ru, C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Examples include metals such as Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu, and oxides or hydroxides of the metals. Examples of methods for forming the catalyst layer include plating, alloy plating, dispersion/composite plating, CVD, PVD, thermal decomposition, and thermal spraying. These methods may be combined. The catalyst layer may have multiple layers and multiple elements as necessary. Further, the cathode 21 may be subjected to a reduction treatment if necessary. Note that as the base material of the cathode 21, nickel, nickel alloy, iron, or stainless steel plated with nickel may be used.
As for the shape, any of punched metal, nonwoven fabric, foamed metal, expanded metal, porous metal foil formed by electroforming, so-called woven mesh made by knitting metal wires, etc. can be used.

(陰極給電体)
本実施形態における電解用電極を陰極側へ挿入した場合には、陰極室70の枠内には、陰極給電体21が設けられている。陰極給電体21に触媒成分が被覆されていてもよい。その触媒成分は、もともと陰極として使用されて、残存したものでもよい。触媒層の成分としては、Ru、C、Si、P、S、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の金属及び当該金属の酸化物又は水酸化物が挙げられる。触媒層の形成方法としては、メッキ、合金めっき、分散・複合めっき、CVD、PVD、熱分解及び溶射が挙げられる。これらの方法を組み合わせてもよい。触媒層は必要に応じて複数の層、複数の元素を有してもよい。また、触媒コーティングがされてない、ニッケル、ニッケル合金、鉄あるいはステンレスに、ニッケルをメッキしたものを用いてもよい。なお、陰極給電体21の基材としては、ニッケル、ニッケル合金、鉄あるいはステンレスにニッケルをメッキしたものを用いてもよい。
形状としては、パンチングメタル、不織布、発泡金属、エキスパンドメタル、エレクトロフォーミングにより形成した金属多孔箔、金属線を編んで作製したいわゆるウーブンメッシュ等いずれのものも使用できる。
(Cathode feeder)
When the electrode for electrolysis in this embodiment is inserted into the cathode side, the cathode power supply body 21 is provided within the frame of the cathode chamber 70 . The cathode power supply body 21 may be coated with a catalyst component. The catalyst component may be one that was originally used as a cathode and remains. Components of the catalyst layer include Ru, C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Rh, Pd, Ag. , Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er , Tm, Yb, Lu, and oxides or hydroxides of the metals. Examples of methods for forming the catalyst layer include plating, alloy plating, dispersion/composite plating, CVD, PVD, thermal decomposition, and thermal spraying. These methods may be combined. The catalyst layer may have multiple layers and multiple elements as necessary. Alternatively, nickel, nickel alloy, iron, or stainless steel without catalyst coating may be plated with nickel. Note that as the base material of the cathode power supply body 21, nickel, nickel alloy, iron, or stainless steel plated with nickel may be used.
As for the shape, any of punched metal, nonwoven fabric, foamed metal, expanded metal, porous metal foil formed by electroforming, so-called woven mesh made by knitting metal wires, etc. can be used.

(逆電流吸収層)
前述の陰極の触媒層用の元素の酸化還元電位よりも卑な酸化還元電位を持つ材料を逆電流吸収層の材料として選択することができる。例えば、ニッケルや鉄などが挙げられる。
(reverse current absorption layer)
A material having a redox potential less noble than the redox potential of the element for the catalyst layer of the cathode described above can be selected as the material for the reverse current absorbing layer. Examples include nickel and iron.

(集電体)
陰極室70は集電体23を備えることが好ましい。これにより、集電効果が高まる。本実施形態では、集電体23は多孔板であり、陰極21の表面と略平行に配置されることが好ましい。
(current collector)
Preferably, the cathode chamber 70 includes a current collector 23 . This increases the current collection effect. In this embodiment, the current collector 23 is a porous plate, and is preferably arranged substantially parallel to the surface of the cathode 21.

集電体23としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、銀、チタンなどの電気伝導性のある金属からなることが好ましい。集電体23は、これらの金属の混合物、合金又は複合酸化物でもよい。なお、集電体23の形状は、集電体として機能する形状であればどのような形状でもよく、板状、網状であってもよい。 The current collector 23 is preferably made of an electrically conductive metal such as nickel, iron, copper, silver, or titanium. The current collector 23 may be a mixture, alloy, or composite oxide of these metals. Note that the current collector 23 may have any shape as long as it functions as a current collector, and may be plate-like or mesh-like.

(弾性体)
集電体23と陰極21との間に第1の弾性体22が設置されることにより、直列に接続された複数の電解セル50の各陰極21が陽イオン交換膜51に押し付けられ、各陽極11と各陰極21との間の距離が短くなり、直列に接続された複数の電解セル50全体に掛かる電圧を下げることができる。電圧が下がることにより、消費電量を下げることができる。また、第1の弾性体22が設置されることにより、本実施形態における電解用電極を含む積層体を電解セルに設置した際に、第1の弾性体22による押し付け圧により、該電解用電極を安定して定位置に維持することができる。ただし、本実施形態においては、第1の弾性体22は電解槽の長期運転に伴い経時的に劣化していくことを想定している。すなわち、第1の弾性体22は、劣化によりゼロギャップを維持するために十分な弾性を失ったものであってもよい。このように第1の弾性体22が劣化していたとしても、本実施形態においては、第2の弾性体の弾性によってゼロギャップを維持することができる。
(elastic body)
By installing the first elastic body 22 between the current collector 23 and the cathode 21, each cathode 21 of the plurality of electrolytic cells 50 connected in series is pressed against the cation exchange membrane 51, and each anode 11 and each cathode 21 becomes shorter, and the voltage applied to the entire plurality of electrolytic cells 50 connected in series can be lowered. By lowering the voltage, power consumption can be lowered. Moreover, by installing the first elastic body 22, when the laminate including the electrolytic electrode in this embodiment is installed in an electrolytic cell, the pressing pressure by the first elastic body 22 causes the electrolytic electrode to can be stably maintained in position. However, in this embodiment, it is assumed that the first elastic body 22 deteriorates over time due to long-term operation of the electrolytic cell. That is, the first elastic body 22 may be one that has lost sufficient elasticity to maintain the zero gap due to deterioration. Even if the first elastic body 22 has deteriorated in this way, the zero gap can be maintained due to the elasticity of the second elastic body in this embodiment.

第1の弾性体22及び第2の弾性体22’としては、渦巻きばね、コイル等のばね部材、クッション性のマット等を用いることができる。また、第1の弾性体22及び第2の弾性体22’としては、イオン交換膜を押し付ける応力等を考慮して適宜好適なものを採用できる。第1の弾性体22は陰極室70側の集電体23の表面上に設けてもよいし、陽極室60側の隔壁の表面上に設けてもよい。通常、陰極室70が陽極室60よりも小さくなるよう両室が区画されているので、枠体の強度等の観点から、第1の弾性体22を陰極室70の集電体23と陰極21の間に設けることが好ましい。また、第1の弾性体22及び第2の弾性体22’は、ニッケル、鉄、銅、銀、チタンなどの電気伝導性を有する金属からなることが好ましい。
本実施形態において、第1の弾性体22及び第2の弾性体22’は、互いに同一の形状、材質及び物性を有するものであってもよく、これらにおいて互いに異なるものであってもよい。
As the first elastic body 22 and the second elastic body 22', a spring member such as a spiral spring or a coil, a cushioning mat, or the like can be used. Further, as the first elastic body 22 and the second elastic body 22', suitable materials can be adopted as appropriate in consideration of the stress of pressing the ion exchange membrane. The first elastic body 22 may be provided on the surface of the current collector 23 on the cathode chamber 70 side, or may be provided on the surface of the partition wall on the anode chamber 60 side. Usually, both chambers are divided so that the cathode chamber 70 is smaller than the anode chamber 60, so from the viewpoint of the strength of the frame, the first elastic body 22 is connected to the current collector 23 of the cathode chamber 70 and the cathode 23. It is preferable to provide it between the two. Further, the first elastic body 22 and the second elastic body 22' are preferably made of an electrically conductive metal such as nickel, iron, copper, silver, or titanium.
In this embodiment, the first elastic body 22 and the second elastic body 22' may have the same shape, material, and physical properties, or may be different in these respects.

本実施形態の電解槽において、第1の弾性体の劣化に起因してゼロギャップ構造が失われることを効果的に防止する観点から、第2の弾性体の厚みは、第1の弾性体の厚みよりも大きいことが好ましい。上記同様の観点から、第2の弾性体の常用面圧が、第1の弾性体の常用面圧よりも大きいことが好ましい。
なお、第1の弾性体の厚み及び第2の弾性体の厚みは特に限定されず、いずれも、例えば0.1mm~15mmとすることができ、好ましくは0.2mm~10mmであり、より好ましくは0.5mm~7mmである。
また、第1の弾性体の常用面圧及び第2の弾性体の常用面圧も特に限定されず、いずれも、例えば30gf/cm2~350gf/cm2とすることができ、好ましくは40~300gf/cm2であり、より好ましくは50~250gf/cm2である。
In the electrolytic cell of this embodiment, from the viewpoint of effectively preventing loss of the zero-gap structure due to deterioration of the first elastic body, the thickness of the second elastic body is equal to or smaller than that of the first elastic body. It is preferably larger than the thickness. From the same viewpoint as above, it is preferable that the normal surface pressure of the second elastic body is larger than the normal surface pressure of the first elastic body.
Note that the thickness of the first elastic body and the thickness of the second elastic body are not particularly limited, and both can be, for example, 0.1 mm to 15 mm, preferably 0.2 mm to 10 mm, and more preferably is 0.5 mm to 7 mm.
Further, the normal surface pressure of the first elastic body and the normal surface pressure of the second elastic body are not particularly limited, and both can be set to, for example, 30 gf/cm 2 to 350 gf/cm 2 , preferably 40 to 350 gf/cm 2 . It is 300 gf/cm 2 , more preferably 50 to 250 gf/cm 2 .

(支持体)
陰極室70は、集電体23と隔壁80とを電気的に接続する支持体24を備えることが好ましい。これにより、効率よく電流を流すことができる。
(Support)
Preferably, the cathode chamber 70 includes a support 24 that electrically connects the current collector 23 and the partition 80. This allows current to flow efficiently.

支持体24は、ニッケル、鉄、銅、銀、チタンなど電気伝導性を有する金属からなることが好ましい。また、支持体24の形状としては、集電体23を支えることができる形状であればどのような形状でもよく、棒状、板状又は網状であってよい。支持体24は、例えば、板状である。複数の支持体24は、隔壁80と集電体23との間に配置される。複数の支持体24は、それぞれの面が互いに平行になるように並んでいる。支持体24は、隔壁80及び集電体23に対して略垂直に配置されている。 The support body 24 is preferably made of an electrically conductive metal such as nickel, iron, copper, silver, or titanium. Further, the support body 24 may have any shape as long as it can support the current collector 23, and may be a rod shape, a plate shape, or a net shape. The support body 24 is, for example, plate-shaped. The plurality of supports 24 are arranged between the partition wall 80 and the current collector 23. The plurality of supports 24 are arranged so that their respective surfaces are parallel to each other. The support body 24 is arranged substantially perpendicularly to the partition wall 80 and the current collector 23.

(陽極側ガスケット、陰極側ガスケット)
陽極側ガスケット12は、陽極室60を構成する枠体表面に配置されることが好ましい。陰極側ガスケット13は、陰極室70を構成する枠体表面に配置されていることが好ましい。1つの電解セルが備える陽極側ガスケット12と、これに隣接する電解セルの陰極側ガスケット13とが、陽イオン交換膜51を挟持するように、電解セル同士が接続される(図2参照)。これらのガスケットにより、陽イオン交換膜51を介して複数の電解セル50を直列に接続する際に、接続箇所に気密性を付与することができる。
(Anode side gasket, cathode side gasket)
The anode side gasket 12 is preferably arranged on the surface of the frame that constitutes the anode chamber 60. The cathode side gasket 13 is preferably arranged on the surface of the frame that constitutes the cathode chamber 70. The electrolytic cells are connected so that the anode side gasket 12 of one electrolytic cell and the cathode side gasket 13 of the adjacent electrolytic cell sandwich the cation exchange membrane 51 (see FIG. 2). These gaskets can provide airtightness to the connection locations when connecting the plurality of electrolytic cells 50 in series via the cation exchange membranes 51.

ガスケットとは、イオン交換膜と電解セルとの間をシールするものである。ガスケットの具体例としては、中央に開口部が形成された額縁状のゴム製シート等が挙げられる。ガスケットには、腐食性の電解液や生成するガス等に対して耐性を有し、長期間使用できることが求められる。そこで、耐薬品性や硬度の点から、通常、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDMゴム)、エチレン・プロピレンゴム(EPMゴム)の加硫品や過酸化物架橋品等がガスケットとして用いられる。また、必要に応じて液体に接する領域(接液部)をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)などのフッ素系樹脂で被覆したガスケットを用いることもできる。これらガスケットは、電解液の流れを妨げないように、それぞれ開口部を有していればよく、その形状は特に限定されない。例えば、陽極室60を構成する陽極室枠又は陰極室70を構成する陰極室枠の各開口部の周縁に沿って、額縁状のガスケットが接着剤等で貼り付けられる。そして、例えば陽イオン交換膜51を介して2体の電解セル50を接続する場合(図2参照)、陽イオン交換膜51を介してガスケットを貼り付けた各電解セル50を締め付ければよい。これにより、電解液、電解により生成するアルカリ金属水酸化物、塩素ガス、水素ガス等が電解セル50の外部に漏れることを抑制することができる。 A gasket is a seal between an ion exchange membrane and an electrolytic cell. A specific example of the gasket is a frame-shaped rubber sheet with an opening formed in the center. Gaskets are required to be resistant to corrosive electrolytes and generated gases, and to be able to be used for long periods of time. Therefore, from the viewpoint of chemical resistance and hardness, vulcanized products of ethylene propylene diene rubber (EPDM rubber), ethylene propylene rubber (EPM rubber), peroxide crosslinked products, etc. are usually used as gaskets. In addition, if necessary, use a gasket whose area that comes into contact with the liquid (liquid contact part) is coated with a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA). You can also do it. These gaskets only need to each have an opening so as not to impede the flow of the electrolytic solution, and their shapes are not particularly limited. For example, a frame-shaped gasket is pasted with adhesive or the like along the periphery of each opening of the anode chamber frame constituting the anode chamber 60 or the cathode chamber frame constituting the cathode chamber 70. For example, when two electrolytic cells 50 are connected via the cation exchange membrane 51 (see FIG. 2), each electrolytic cell 50 to which a gasket is attached may be tightened via the cation exchange membrane 51. Thereby, leakage of the electrolytic solution, alkali metal hydroxide, chlorine gas, hydrogen gas, etc. generated by electrolysis to the outside of the electrolytic cell 50 can be suppressed.

〔積層体〕
本実施形態における電解用電極は、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜との積層体として用いることができる。すなわち、本実施形態における積層体は、第1の電解用電極と隔膜とを含むものであってもよく、第1の電解用電極と隔膜と第2の電解用電極とを含むものであってもよい。電解用電極及び隔膜の具体例について、以下で詳述する。
[Laminated body]
The electrode for electrolysis in this embodiment can be used as a laminate with a diaphragm such as an ion exchange membrane or a microporous membrane. That is, the laminate in this embodiment may include a first electrolytic electrode and a diaphragm, or may include a first electrolytic electrode, a diaphragm, and a second electrolytic electrode. Good too. Specific examples of the electrolysis electrode and the diaphragm will be described in detail below.

〔電解用電極〕
本実施形態における電解用電極は、特に限定されないが、上述のように隔膜と積層体を構成できるもの、すなわち、隔膜と一体化可能なものであることが好ましく、捲回体として用いられるものであることがより好ましい。電解用電極は、電解槽において陰極として機能するものであってもよく、陽極として機能するものであってもよい。また、電解用電極の材質・形状・物性等については、後述する本実施形態における工程(A),(B)や電解槽の構成等を考慮し、適切なものを適宜選択することができる。以下、本実施形態における電解用電極の好ましい態様について説明するが、これらはあくまで工程(A),(B)を実施する上で好ましい態様の例示に過ぎず、後述する態様以外の電解用電極も適宜採用することができる。
[Electrode for electrolysis]
The electrode for electrolysis in this embodiment is not particularly limited, but is preferably one that can form a laminate with the diaphragm as described above, that is, one that can be integrated with the diaphragm, and is used as a wound body. It is more preferable that there be. The electrolysis electrode may function as a cathode or an anode in the electrolytic cell. Further, the material, shape, physical properties, etc. of the electrode for electrolysis can be appropriately selected in consideration of the steps (A) and (B) in this embodiment described later, the structure of the electrolytic cell, etc. Preferred embodiments of the electrolysis electrode in this embodiment will be described below, but these are merely examples of preferred embodiments for carrying out steps (A) and (B), and electrolysis electrodes other than the embodiments described below may also be used. Can be adopted as appropriate.

本実施形態における電解用電極は、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、給電体(劣化した電極及び触媒コーティングがされていない電極)などと良好な接着力を有する観点から、単位質量・単位面積あたりのかかる力が、1.6N/(mg・cm2)以下であることが好ましく、より好ましくは1.6N/(mg・cm2)未満であり、さらに好ましくは1.5N/(mg・cm2)未満であり、よりさらに好ましくは1.2N/mg・cm2以下であり、一層好ましくは1.20N/mg・cm2以下である。より一層好ましくは1.1N/mg・cm2以下であり、さらに一層好ましくは1.10N/mg・cm2以下であり、特に好ましくは1.0N/mg・cm2以下であり、1.00N/mg・cm2以下であることがとりわけ好ましい。
電解性能をより向上させる観点から、好ましくは0.005N/(mg・cm2)超であり、より好ましくは0.08N/(mg・cm2)以上であり、さらに好ましくは0.1N/mg・cm2以上であり、よりさらに好ましくは0.14N/(mg・cm2)以上である。大型サイズ(例えば、サイズ1.5m×2.5m)での取り扱いが容易になるとの観点から、0.2N/(mg・cm2)以上が更により好ましい。
上記かかる力は、例えば、後述する開孔率、電極の厚み、算術平均表面粗さ等を適宜調整することで上記範囲とすることができる。より具体的には、例えば、開孔率を大きくすると、かかる力は小さくなる傾向にあり、開孔率を小さくすると、かかる力は大きくなる傾向にある。
また、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極及び触媒コーティングがされていない給電体などと良好な接着力を有し、さらに、経済性の観点から、単位面積あたりの質量が、48mg/cm2以下であることが好ましく、より好ましくは、30mg/cm2以下であり、さらに好ましくは、20mg/cm2以下であり、さらに、ハンドリング性、接着性及び経済性を合わせた総合的な観点から、15mg/cm2以下であることが好ましい。下限値は、特に限定されないが、例えば、1mg/cm2程度である。
上記単位面積あたりの質量は、例えば、後述する開孔率、電極の厚み等を適宜調整することで上記範囲とすることができる。より具体的には、例えば、同じ厚みであれば、開孔率を大きくすると、単位面積あたりの質量は小さくなる傾向にあり、開孔率を小さくすると、単位面積あたりの質量は大きくなる傾向にある。
The electrode for electrolysis in this embodiment has good handling properties, and has good adhesion to diaphragms such as ion exchange membranes and microporous membranes, power supply bodies (deteriorated electrodes and electrodes without catalyst coating), etc. From the viewpoint of having the following properties, the applied force per unit mass/unit area is preferably 1.6 N/(mg cm 2 ) or less, more preferably less than 1.6 N/(mg cm 2 ), and It is preferably less than 1.5 N/(mg·cm 2 ), even more preferably 1.2 N/mg·cm 2 or less, and even more preferably 1.20 N/mg·cm 2 or less. It is even more preferably 1.1 N/mg·cm 2 or less, even more preferably 1.10 N/mg·cm 2 or less, particularly preferably 1.0 N/mg·cm 2 or less, and 1.00 N /mg·cm 2 or less is particularly preferable.
From the viewpoint of further improving electrolytic performance, it is preferably more than 0.005 N/(mg·cm 2 ), more preferably 0.08 N/(mg·cm 2 ) or more, and even more preferably 0.1 N/mg. - cm 2 or more, more preferably 0.14 N/(mg·cm 2 ) or more. From the viewpoint of easy handling in a large size (for example, size 1.5 m x 2.5 m), 0.2 N/(mg·cm 2 ) or more is even more preferable.
The above-mentioned force can be controlled within the above range by appropriately adjusting the porosity, electrode thickness, arithmetic mean surface roughness, etc., which will be described later. More specifically, for example, as the porosity increases, the applied force tends to decrease, and as the porosity decreases, the applied force tends to increase.
In addition, it has good handling properties, has good adhesion to diaphragms such as ion exchange membranes and microporous membranes, deteriorated electrodes, and power supply bodies without catalyst coating, and is also economical. , the mass per unit area is preferably 48 mg/cm 2 or less, more preferably 30 mg/cm 2 or less, even more preferably 20 mg/cm 2 or less, and also has handling properties and adhesive properties. From a comprehensive viewpoint including economical efficiency, it is preferable that the amount is 15 mg/cm 2 or less. Although the lower limit is not particularly limited, it is, for example, about 1 mg/cm 2 .
The mass per unit area can be set within the above range, for example, by appropriately adjusting the porosity, electrode thickness, etc., which will be described later. More specifically, for example, if the thickness is the same, as the porosity increases, the mass per unit area tends to decrease, and as the porosity decreases, the mass per unit area tends to increase. be.

かかる力は、以下の方法(i)または(ii)により測定できる。かかる力は、方法(i)の測定により得られた値(「かかる力(1)」とも称す)と、方法(ii)の測定により得られた値(「かかる力(2)」とも称す)とが、同一であってもよく、異なっていてもよいが、いずれの値であっても1.5N/mg・cm2未満となることが好ましい。 Such force can be measured by the following method (i) or (ii). This force is the value obtained by measuring method (i) (also referred to as "applicable force (1)") and the value obtained by measuring method (ii) (also referred to as "approximate force (2)"). may be the same or different, but any value is preferably less than 1.5 N/mg·cm 2 .

〔方法(i)〕
粒番号320のアルミナでブラスト加工を施して得られるニッケル板(厚み1.2mm、200mm角)と、イオン交換基が導入されたパーフルオロカーボン重合体の膜の両面に無機物粒子と結合剤を塗布したイオン交換膜(170mm角、ここでいうイオン交換膜の詳細については、実施例に記載のとおりである)と電極サンプル(130mm角)とをこの順で積層させ、この積層体を純水にて十分に浸漬した後、積層体表面に付着した余分な水分を除去することで測定用サンプルを得る。なお、ブラスト処理後のニッケル板の算術平均表面粗さ(Ra)は、0.5~0.8μmである。算術平均表面粗さ(Ra)の具体的な算出方法は、実施例に記載のとおりである。
温度23±2℃、相対湿度30±5%の条件下で、この測定用サンプル中の電極サンプルのみを引張圧縮試験機を用いて、垂直方向に10mm/分で上昇させて、電極サンプルが、垂直方向に10mm上昇したときの加重を測定する。この測定を3回実施して平均値を算出する。
この平均値を、電極サンプルとイオン交換膜の重なり部分の面積、およびイオン交換膜と重なっている部分の電極サンプルにおける質量で除して、単位質量・単位面積あたりのかかる力(1)(N/mg・cm2)を算出する。
[Method (i)]
Inorganic particles and a binder were applied to both sides of a nickel plate (1.2 mm thick, 200 mm square) obtained by blasting with alumina grain number 320 and a perfluorocarbon polymer membrane into which ion exchange groups were introduced. An ion exchange membrane (170 mm square, details of the ion exchange membrane referred to here are as described in Examples) and an electrode sample (130 mm square) were stacked in this order, and the stack was soaked in pure water. After sufficient immersion, excess moisture adhering to the surface of the laminate is removed to obtain a measurement sample. Note that the arithmetic mean surface roughness (Ra) of the nickel plate after blasting is 0.5 to 0.8 μm. A specific method for calculating the arithmetic mean surface roughness (Ra) is as described in Examples.
Under conditions of a temperature of 23 ± 2°C and a relative humidity of 30 ± 5%, only the electrode sample in this measurement sample was lifted vertically at a rate of 10 mm/min using a tensile compression tester, and the electrode sample was Measure the load when rising 10 mm in the vertical direction. This measurement is performed three times and the average value is calculated.
This average value is divided by the area of the overlapping part of the electrode sample and the ion exchange membrane, and the mass of the electrode sample in the part overlapping with the ion exchange membrane, and the applied force per unit mass/unit area (1) (N /mg·cm 2 ).

方法(i)により得られる、単位質量・単位面積あたりのかかる力(1)は、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極及び触媒コーティングがされていない給電体と良好な接着力を有するとの観点から、1.6N/(mg・cm2)以下であることが好ましく、より好ましくは1.6N/(mg・cm2)未満であり、さらに好ましくは1.5N/(mg・cm2)未満であり、よりさらに好ましくは1.2N/mg・cm2以下であり、一層好ましくは1.20N/mg・cm2以下である。より一層好ましくは1.1N/mg・cm2以下であり、さらに一層好ましくは1.10N/mg・cm2以下であり、特に好ましくは1.0N/mg・cm2以下であり、1.00N/mg・cm2以下であることがとりわけ好ましい。また、電解性能をより向上させる観点から、好ましくは0.005N/(mg・cm2)超であり、より好ましくは0.08N/(mg・cm2)以上であり、さらに好ましくは、0.1N/(mg・cm2)以上であり、さらに、大型サイズ(例えば、サイズ1.5m×2.5m)での取り扱いが容易になるとの観点から、よりさらに好ましくは、0.14N/(mg・cm2)であり、0.2N/(mg・cm2)以上であることが一層好ましい。 The applied force (1) per unit mass/unit area obtained by method (i) indicates that good handling properties are obtained and that diaphragms such as ion exchange membranes and microporous membranes, deteriorated electrodes, and catalyst coatings are not used. From the viewpoint of having good adhesive strength with a power supply body that is It is preferably less than 1.5 N/(mg·cm 2 ), even more preferably 1.2 N/mg·cm 2 or less, and even more preferably 1.20 N/mg·cm 2 or less. It is even more preferably 1.1 N/mg·cm 2 or less, even more preferably 1.10 N/mg·cm 2 or less, particularly preferably 1.0 N/mg·cm 2 or less, and 1.00 N /mg·cm 2 or less is particularly preferable. In addition, from the viewpoint of further improving electrolytic performance, it is preferably more than 0.005 N/(mg·cm 2 ), more preferably 0.08 N/(mg·cm 2 ) or more, and even more preferably 0.08 N/(mg·cm 2 ). 1 N/(mg cm 2 ) or more, and more preferably 0.14 N/(mg ·cm 2 ), and more preferably 0.2 N/(mg·cm 2 ) or more.

〔方法(ii)〕
粒番号320のアルミナでブラスト加工を施して得られるニッケル板(厚み1.2mm、200mm角、上記方法(i)と同様のニッケル板)と、電極サンプル(130mm角)とをこの順で積層させ、この積層体を純水にて十分に浸漬した後、積層体表面に付着した余分な水分を除去することで測定用サンプルを得る。温度23±2℃、相対湿度30±5%の条件下で、この測定用サンプル中の電極サンプルのみを、引張圧縮試験機を用いて、垂直方向に10mm/分で上昇させて、電極サンプルが、垂直方向に10mm上昇したときの加重を測定する。この測定を3回実施して平均値を算出する。
この平均値を、電極サンプルとニッケル板の重なり部分の面積、およびニッケル板と重なっている部分における電極サンプルの質量で除して、単位質量・単位面積あたりの接着力(2)(N/mg・cm2)を算出する。
[Method (ii)]
A nickel plate (1.2 mm thick, 200 mm square, same nickel plate as in method (i) above) obtained by blasting with alumina grain number 320 and an electrode sample (130 mm square) were laminated in this order. After thoroughly immersing this laminate in pure water, excess water adhering to the surface of the laminate is removed to obtain a measurement sample. Under conditions of a temperature of 23 ± 2°C and a relative humidity of 30 ± 5%, only the electrode sample in this measurement sample was lifted vertically at a rate of 10 mm/min using a tensile compression tester, and the electrode sample was , and measure the load when it rises 10 mm in the vertical direction. This measurement is performed three times and the average value is calculated.
This average value is divided by the area of the overlapping part of the electrode sample and the nickel plate, and the mass of the electrode sample in the part overlapping with the nickel plate, and the adhesive force per unit mass/unit area (2) (N/mg・cm 2 ) is calculated.

方法(ii)により得られる、単位質量・単位面積あたりのかかる力(2)は、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極及び触媒コーティングがされていない給電体と良好な接着力を有するとの観点から、1.6N/(mg・cm2)以下であることが好ましく、より好ましくは1.6N/(mg・cm2)未満であり、さらに好ましくは1.5N/(mg・cm2)未満であり、よりさらに好ましくは1.2N/mg・cm2以下であり、一層好ましくは1.20N/mg・cm2以下である。より一層好ましくは1.1N/mg・cm2以下であり、さらに一層好ましくは1.10N/mg・cm2以下であり、特に好ましくは1.0N/mg・cm2以下であり、1.00N/mg・cm2以下であることがとりわけ好ましい。さらに、電解性能をより向上させる観点から、好ましくは0.005N/(mg・cm2)超であり、より好ましくは0.08N/(mg・cm2)以上であり、さらに好ましくは、0.1N/(mg・cm2)以上であり、よりさらに好ましくは、さらに、大型サイズ(例えば、サイズ1.5m×2.5m)での取り扱いが容易になるとの観点から、よりさらに好ましくは0.14N/(mg・cm2)以上である。 The applied force (2) per unit mass/unit area obtained by method (ii) indicates that good handling properties are obtained and that diaphragms such as ion exchange membranes and microporous membranes, deteriorated electrodes, and catalyst coatings are not used. From the viewpoint of having good adhesive strength with a power supply body that is It is preferably less than 1.5 N/(mg·cm 2 ), even more preferably 1.2 N/mg·cm 2 or less, and even more preferably 1.20 N/mg·cm 2 or less. It is even more preferably 1.1 N/mg·cm 2 or less, even more preferably 1.10 N/mg·cm 2 or less, particularly preferably 1.0 N/mg·cm 2 or less, and 1.00 N /mg·cm 2 or less is particularly preferable. Furthermore, from the viewpoint of further improving electrolytic performance, it is preferably more than 0.005 N/(mg·cm 2 ), more preferably 0.08 N/(mg·cm 2 ) or more, and still more preferably 0.08 N/(mg·cm 2 ). 1 N/(mg·cm 2 ) or more, and even more preferably 0.1 N/(mg·cm 2 ) or more, and even more preferably 0. It is 14 N/(mg·cm 2 ) or more.

本実施形態における電解用電極は、電解用電極基材及び触媒層を含むことが好ましい。該電解用電極基材の厚み(ゲージ厚み)は、特に限定されないが、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極(給電体)及び触媒コーティングがされていない電極(給電体)と良好な接着力を有し、好適にロール状に巻け、良好に折り曲げることができ、大型サイズ(例えば、サイズ1.5m×2.5m)での取り扱いが容易になるとの観点から、300μm以下が好ましく、205μm以下がより好ましく、155μm以下が更に好ましく、135μm以下が更により好ましく、125μm以下がより更により好ましく、120μm以下が一層好ましく、100μm以下がより一層好ましく、ハンドリング性と経済性の観点から、50μm以下が更に一層好ましい。下限値は、特に限定さないが、例えば、1μmであり、好ましく5μmであり、より好ましくは15μmである。 The electrode for electrolysis in this embodiment preferably includes an electrode base material for electrolysis and a catalyst layer. The thickness (gauge thickness) of the electrode base material for electrolysis is not particularly limited, but it provides good handling properties and prevents diaphragms such as ion exchange membranes and microporous membranes, deteriorated electrodes (power feeders), and catalyst coatings. It has good adhesion strength with electrodes (power feeders) that are not covered, can be rolled into rolls, can be bent well, and can be easily handled in large sizes (for example, size 1.5m x 2.5m). From the viewpoint that From the viewpoints of handling and economy, the thickness is even more preferably 50 μm or less. Although the lower limit is not particularly limited, it is, for example, 1 μm, preferably 5 μm, and more preferably 15 μm.

本実施形態において、隔膜と電解用電極とを一体化させる上で、これらの間に液体が介在することが好ましい。当該液体は、水、有機溶媒など表面張力を発生させるものであればどのような液体でも使用することができる。液体の表面張力が大きいほど、隔膜と電解用電極との間にかかる力は大きくなるため、表面張力の大きな液体が好ましい。液体としては、次のものが挙げられる(カッコ内の数値は、その液体の20℃における表面張力である)。
ヘキサン(20.44mN/m)、アセトン(23.30mN/m)、メタノール(24.00mN/m)、エタノール(24.05mN/m)、エチレングリコール(50.21mN/m)水(72.76mN/m)
表面張力の大きな液体であれば、隔膜と電解用電極とが一体となり(積層体となり)やすく、電極更新がより容易となる傾向にある。隔膜と電解用電極との間の液体は表面張力によりお互いが張り付く程度の量でよく、その結果液体量が少ないため、該積層体の電解セルに設置した後に電解液に混ざっても、電解自体に影響を与えることはない。
実用状の観点からは、液体としてエタノール、エチレングリコール、水等の表面張力が24mN/mから80mN/mの液体を使用することが好ましい。特に水、または水に苛性ソーダ、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等を溶解させてアルカリ性にした水溶液が好ましい。また、これらの液体に界面活性剤を含ませ、表面張力を調整することもできる。界面活性剤を含むことで、隔膜と電解用電極との接着性が変化し、ハンドリング性を調整することができる。界面活性剤としては、特に限定されず、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤のいずれも使用できる。
In this embodiment, in order to integrate the diaphragm and the electrolytic electrode, it is preferable that a liquid be present between them. Any liquid that generates surface tension, such as water or an organic solvent, can be used as the liquid. The larger the surface tension of the liquid, the greater the force applied between the diaphragm and the electrode for electrolysis, so a liquid with a large surface tension is preferable. Examples of the liquid include the following (the numerical value in parentheses is the surface tension of the liquid at 20°C).
Hexane (20.44 mN/m), acetone (23.30 mN/m), methanol (24.00 mN/m), ethanol (24.05 mN/m), ethylene glycol (50.21 mN/m), water (72.76 mN) /m)
If the liquid has a high surface tension, the diaphragm and the electrolytic electrode tend to be easily integrated (formed into a laminate), making it easier to replace the electrode. The amount of liquid between the diaphragm and the electrolytic electrodes needs to be such that they stick to each other due to surface tension.As a result, the amount of liquid is small, so even if the laminate is mixed with the electrolytic solution after being installed in the electrolytic cell, the electrolysis itself will not be affected. will not affect.
From a practical point of view, it is preferable to use a liquid having a surface tension of 24 mN/m to 80 mN/m, such as ethanol, ethylene glycol, or water. Particularly preferred is water or an aqueous solution made alkaline by dissolving caustic soda, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, etc. in water. Moreover, surface tension can also be adjusted by including a surfactant in these liquids. By including a surfactant, the adhesion between the diaphragm and the electrolytic electrode changes, making it possible to adjust the handling properties. The surfactant is not particularly limited, and both ionic surfactants and nonionic surfactants can be used.

本実施形態における電解用電極は、特に限定されないが、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極(給電体)及び触媒コーティングがされていない電極(給電体)と良好な接着力を有するとの観点から、以下の方法(2)により測定した割合が、90%以上であることが好ましく、92%以上であることがより好ましく、さらに、大型サイズ(例えば、サイズ1.5m×2.5m)での取り扱いが容易になるとの観点から、95%以上であることがさらに好ましい。上限値は、100%である。 The electrode for electrolysis in this embodiment is not particularly limited, but has good handling properties, includes a diaphragm such as an ion exchange membrane or a microporous membrane, a deteriorated electrode (power feeder), and an electrode without catalyst coating (power feeder). From the viewpoint of having good adhesive strength with the large size ( For example, it is more preferably 95% or more from the viewpoint of ease of handling when the size is 1.5 m x 2.5 m). The upper limit is 100%.

〔方法(2)〕
イオン交換膜(170mm角)と、電極サンプル(130mm角)とをこの順で積層させる。温度23±2℃、相対湿度30±5%の条件下で、この積層体中の電極サンプルが外側になるように、ポリエチレンのパイプ(外径280mm)の曲面上に積層体を置き、積層体とパイプを純水にて十分に浸漬させ、積層体表面及びパイプに付着した余分な水分を除去し、その1分後に、イオン交換膜(170mm角)と、電極サンプルとが密着している部分の面積の割合(%)を測定する。
[Method (2)]
An ion exchange membrane (170 mm square) and an electrode sample (130 mm square) are stacked in this order. At a temperature of 23 ± 2°C and a relative humidity of 30 ± 5%, the laminate was placed on the curved surface of a polyethylene pipe (outer diameter 280 mm) so that the electrode sample in the laminate was on the outside. Thoroughly immerse the pipe in pure water to remove excess water adhering to the surface of the laminate and the pipe. After 1 minute, soak the part where the ion exchange membrane (170 mm square) and the electrode sample are in close contact. Measure the area ratio (%).

本実施形態における電解用電極は、特に限定されないが、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極(給電体)及び触媒コーティングがされていない電極(給電体)と良好な接着力を有し、好適にロール状に巻け、良好に折り曲げることができるとの観点から、以下の方法(3)により測定した割合が、75%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、さらに、大型サイズ(例えば、サイズ1.5m×2.5m)での取り扱いが容易になるとの観点から、90%以上であることがさらに好ましい。上限値は、100%である。
〔方法(3)〕
イオン交換膜(170mm角)と、電極サンプル(130mm角)とをこの順で積層させる。温度23±2℃、相対湿度30±5%の条件下で、この積層体中の電極サンプルが外側になるように、ポリエチレンのパイプ(外径145mm)の曲面上に積層体を置き、積層体とパイプを純水にて十分に浸漬させ、積層体表面及びパイプに付着した余分な水分を除去し、その1分後に、イオン交換膜(170mm角)と、電極サンプルとが密着している部分の面積の割合(%)を測定する。
Although the electrode for electrolysis in this embodiment is not particularly limited, it has good handling property, a diaphragm such as an ion exchange membrane or a microporous membrane, a deteriorated electrode (power feeder), and an electrode without catalyst coating (power feeder). It is preferable that the ratio measured by the following method (3) is 75% or more, from the viewpoint of having good adhesive strength with the body), being able to be suitably rolled into a roll, and being able to be bent well. It is more preferably 80% or more, and even more preferably 90% or more from the viewpoint of ease of handling in large sizes (for example, size 1.5 m x 2.5 m). The upper limit is 100%.
[Method (3)]
An ion exchange membrane (170 mm square) and an electrode sample (130 mm square) are stacked in this order. At a temperature of 23 ± 2°C and a relative humidity of 30 ± 5%, the laminate was placed on the curved surface of a polyethylene pipe (outer diameter 145 mm) so that the electrode sample in the laminate was on the outside. Thoroughly immerse the pipe in pure water to remove excess water adhering to the surface of the laminate and the pipe. After 1 minute, soak the part where the ion exchange membrane (170 mm square) and the electrode sample are in close contact. Measure the area ratio (%).

本実施形態における電解用電極は、特に限定されないが、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極(給電体)及び触媒コーティングがされていない電極(給電体)と良好な接着力を有し、電解中に発生するガスの滞留防止の観点から、多孔構造であり、その開孔率または空隙率が5~90%以下であることが好ましい。開孔率は、より好ましくは10~80%以下であり、さらに好ましくは、20~75%である。
なお、開孔率とは、単位体積あたりの開孔部の割合である。開孔部もサブミクロンオーダーまで勘案するのか、目に見える開口のみ勘案するのかによって、算出方法が様々である。本実施形態では、電極のゲージ厚み、幅、長さの値から体積Vを算出し、更に重量Wを実測することにより、開孔率Aを下記の式で算出できる。
A=(1-(W/(V×ρ))×100
ρは電極の材質の密度(g/cm3)である。例えばニッケルの場合は8.908g/cm3、チタンの場合は4.506g/cm3である。開孔率の調整は、パンチングメタルであれば単位面積あたりに金属を打ち抜く面積を変更する、エキスパンドメタルであればSW(短径)、LW(長径)、送りの値を変更する、メッシュであれば金属繊維の線径、メッシュ数を変更する、エレクトロフォーミングであれば使用するフォトレジストのパターンを変更する、不織布であれば金属繊維径および繊維密度を変更する、発泡金属であれは空隙を形成させるための鋳型を変更する等の方法により適宜調整することができる。
The electrode for electrolysis in this embodiment is not particularly limited, but has good handling properties, includes a diaphragm such as an ion exchange membrane or a microporous membrane, a deteriorated electrode (power feeder), and an electrode without catalyst coating (power feeder). It is preferable that the porous structure has a porous structure with a porosity or porosity of 5 to 90% or less, from the viewpoint of having good adhesive strength with the body) and preventing the retention of gas generated during electrolysis. The porosity is more preferably 10 to 80% or less, and even more preferably 20 to 75%.
Note that the porosity is the ratio of open pores per unit volume. There are various calculation methods depending on whether to consider the openings down to the submicron order or only the visible openings. In this embodiment, the volume V is calculated from the values of the gauge thickness, width, and length of the electrode, and the weight W is actually measured, so that the aperture ratio A can be calculated using the following formula.
A=(1-(W/(V×ρ))×100
ρ is the density (g/cm 3 ) of the electrode material. For example, in the case of nickel, it is 8.908 g/cm 3 , and in the case of titanium, it is 4.506 g/cm 3 . Adjustment of the open area ratio can be done by changing the area of punched metal per unit area for punched metal, by changing the SW (minor axis), LW (long axis), and feed values for expanded metal, or by changing the values of SW (minor axis), LW (long axis), and feed for expanded metal. For example, change the wire diameter and mesh number of metal fibers; for electroforming, change the photoresist pattern used; for non-woven fabrics, change the metal fiber diameter and fiber density; for foamed metal, create voids. It can be adjusted as appropriate by changing the mold used to make it.

本実施形態における電解用電極は、ハンドリング性の観点から、以下の方法(A)により測定した値が、40mm以下であることが好ましく、より好ましくは29mm以下であり、さらに好ましくは10mm以下であり、さらにより好ましくは6.5mm以下である。
〔方法(A)〕
温度23±2℃、相対湿度30±5%の条件下、イオン交換膜と前記電解用電極とを積層した積層体のサンプルを、外径φ32mmの塩化ビニル製芯材の曲面上に巻きつけて固定し、6時間静置したのちに当該電解用電極を分離して水平な板に載置したとき、当該電解用電極の両端部における垂直方向の高さL1及びL2を測定し、これらの平均値を測定値とする。
From the viewpoint of handling properties, the electrode for electrolysis in this embodiment preferably has a value measured by the following method (A) of 40 mm or less, more preferably 29 mm or less, and even more preferably 10 mm or less. , even more preferably 6.5 mm or less.
[Method (A)]
Under conditions of a temperature of 23 ± 2°C and a relative humidity of 30 ± 5%, a sample of the laminate in which the ion exchange membrane and the electrolytic electrode were laminated was wound around the curved surface of a vinyl chloride core material with an outer diameter of φ32 mm. After fixing the electrolytic electrode and leaving it for 6 hours, separate the electrolytic electrode and place it on a horizontal plate. Measure the vertical heights L 1 and L 2 at both ends of the electrolytic electrode. The average value of is the measured value.

本実施形態における電解用電極は、当該電解用電極を50mm×50mmのサイズとし、温度24℃、相対湿度32%、ピストン速度0.2cm/s及び通気量0.4cc/cm2/sとした場合(以下、「測定条件1」ともいう)の通気抵抗(以下、「通気抵抗1」ともいう。)が、24kPa・s/m以下であることが好ましい。通気抵抗が大きいことは、空気が流れづらいことを意味しており、密度が高い状態を指す。この状態では、電解による生成物が電極中にとどまり、反応基質が電極内部に拡散しにくくなるため、電解性能(電圧等)が悪くなる傾向にある。また、膜表面の濃度が上がる傾向にある。具体的には、陰極面では苛性濃度が上がり、陽極面では塩水の供給性が下がる傾向にある。その結果、隔膜と電解用電極が接している界面に生成物が高濃度で滞留するため、隔膜の損傷につながり、陰極面上の電圧上昇及び膜損傷、陽極面上の膜損傷にもつながる傾向にある。
これらの不具合を防止するべく、通気抵抗を24kPa・s/m以下とすることが好ましい。
上記同様の観点から、0.19kPa・s/m未満であることがより好ましく、0.15kPa・s/m以下であることがさらに好ましく、0.07kPa・s/m以下であることがさらにより好ましい。
なお、通気抵抗が一定以上大きいと、陰極の場合には電極で発生したNaOHが電解用電極と隔膜の界面に滞留し、高濃度になる傾向があり、陽極の場合には塩水供給性が低下し、塩水濃度が低濃度になる傾向があり、このような滞留に起因して生じ得る隔膜への損傷を未然に防止する上では、0.19kPa・s/m未満であることが好ましく、0.15kPa・s/m以下であることがより好ましく、0.07kPa・s/m以下であることが更に好ましい。
一方、通気抵抗が低い場合、電解用電極の面積が小さくなるため、電解面積が小さくなり電解性能(電圧等)が悪くなる傾向にある。通気抵抗がゼロの場合は、電解用電極が設置されていないため、給電体が電極として機能し、電解性能(電圧等)が著しく悪くなる傾向にある。かかる点から、通気抵抗1として特定される好ましい下限値は、特に限定されないが、0kPa・s/m超であることが好ましく、より好ましくは0.0001kPa・s/m以上であり、更に好ましくは0.001kPa・s/m以上である。
なお、通気抵抗1は、その測定法上、0.07kPa・s/m以下では十分な測定精度が得られない場合がある。かかる観点から、通気抵抗1が0.07kPa・s/m以下である電解用電極に対しては、次の測定方法(以下、「測定条件2」ともいう)による通気抵抗(以下、「通気抵抗2」ともいう。)による評価も可能である。すなわち、通気抵抗2は、電解用電極を50mm×50mmのサイズとし、温度24℃、相対湿度32%、ピストン速度2cm/s及び通気量4cc/cm2/sとした場合の通気抵抗である。
上記通気抵抗1及び2は、例えば、後述する開孔率、電極の厚み等を適宜調整することで上記範囲とすることができる。より具体的には、例えば、同じ厚みであれば、開孔率を大きくすると、通気抵抗1及び2は小さくなる傾向にあり、開孔率を小さくすると、通気抵抗1及び2は大きくなる傾向にある。
The electrode for electrolysis in this embodiment has a size of 50 mm x 50 mm, a temperature of 24°C, a relative humidity of 32%, a piston speed of 0.2 cm/s, and an air flow rate of 0.4 cc/cm 2 /s. It is preferable that the ventilation resistance (hereinafter also referred to as "ventilation resistance 1") in the case (hereinafter also referred to as "measurement condition 1") is 24 kPa·s/m or less. High ventilation resistance means that it is difficult for air to flow, and refers to a state of high density. In this state, the products of electrolysis remain in the electrode, making it difficult for the reaction substrate to diffuse into the electrode, and thus the electrolytic performance (voltage, etc.) tends to deteriorate. Additionally, the concentration on the film surface tends to increase. Specifically, the caustic concentration tends to increase at the cathode surface, and the supply of salt water tends to decrease at the anode surface. As a result, products remain at a high concentration at the interface where the diaphragm and the electrolytic electrode are in contact, leading to damage to the diaphragm, which tends to lead to voltage increase and membrane damage on the cathode surface, and membrane damage on the anode surface. It is in.
In order to prevent these problems, it is preferable that the ventilation resistance is 24 kPa·s/m or less.
From the same viewpoint as above, it is more preferable that it is less than 0.19 kPa·s/m, even more preferably that it is 0.15 kPa·s/m or less, and even more preferably that it is 0.07 kPa·s/m or less. preferable.
Note that if the ventilation resistance is greater than a certain level, NaOH generated at the electrode in the case of a cathode tends to stay at the interface between the electrolytic electrode and the diaphragm, resulting in a high concentration, and in the case of the anode, the ability to supply salt water decreases. However, the salt water concentration tends to be low, and in order to prevent damage to the diaphragm that may occur due to such retention, it is preferably less than 0.19 kPa・s/m, and 0. It is more preferable that it is .15 kPa·s/m or less, and even more preferably that it is 0.07 kPa·s/m or less.
On the other hand, when the ventilation resistance is low, the area of the electrode for electrolysis becomes small, so the electrolysis area tends to become small and the electrolysis performance (voltage, etc.) tends to deteriorate. When the ventilation resistance is zero, since no electrode for electrolysis is installed, the power supply body functions as an electrode, and the electrolysis performance (voltage, etc.) tends to deteriorate significantly. From this point of view, the preferable lower limit value specified as ventilation resistance 1 is not particularly limited, but is preferably greater than 0 kPa·s/m, more preferably 0.0001 kPa·s/m or more, and still more preferably It is 0.001 kPa·s/m or more.
Note that, due to the measurement method, if the ventilation resistance 1 is 0.07 kPa·s/m or less, sufficient measurement accuracy may not be obtained. From this point of view, for electrodes for electrolysis whose ventilation resistance 1 is 0.07 kPa・s/m or less, the ventilation resistance (hereinafter referred to as "ventilation resistance 2) is also possible. That is, the ventilation resistance 2 is the ventilation resistance when the electrode for electrolysis has a size of 50 mm x 50 mm, the temperature is 24° C., the relative humidity is 32%, the piston speed is 2 cm/s, and the ventilation amount is 4 cc/cm 2 /s.
The above-mentioned ventilation resistances 1 and 2 can be set within the above ranges by appropriately adjusting the porosity, electrode thickness, etc., which will be described later, for example. More specifically, for example, if the thickness is the same, as the porosity increases, ventilation resistances 1 and 2 tend to decrease, and as the porosity decreases, ventilation resistances 1 and 2 tend to increase. be.

以下、本実施形態における電解用電極のより具体的な実施形態について、説明する。
本実施形態における電解用電極は、電解用電極基材及び触媒層を含むことが好ましい。触媒層は以下の通り、複数の層で構成されてもよいし、単層構造でもよい。
図7に示すように、本実施形態に係る電解用電極101は、電解用電極基材10と、電解用電極基材10の両表面を被覆する一対の第一層20とを備える。第一層20は電解用電極基材10全体を被覆することが好ましい。これにより、電解用電極の触媒活性及び耐久性が向上し易くなる。なお、電解用電極基材10の一方の表面だけに第一層20が積層されていてもよい。
また、図7に示すように、第一層20の表面は、第二層30で被覆されていてもよい。第二層30は、第一層20全体を被覆することが好ましい。また、第二層30は、第一層20の一方の表面だけ積層されていてもよい。
Hereinafter, more specific embodiments of the electrolysis electrode in this embodiment will be described.
The electrode for electrolysis in this embodiment preferably includes an electrode base material for electrolysis and a catalyst layer. The catalyst layer may be composed of a plurality of layers or may have a single layer structure as described below.
As shown in FIG. 7, the electrolysis electrode 101 according to the present embodiment includes an electrolysis electrode base material 10 and a pair of first layers 20 that cover both surfaces of the electrolysis electrode base material 10. It is preferable that the first layer 20 covers the entire electrode base material 10 for electrolysis. This makes it easier to improve the catalytic activity and durability of the electrolytic electrode. In addition, the first layer 20 may be laminated only on one surface of the electrode base material 10 for electrolysis.
Further, as shown in FIG. 7, the surface of the first layer 20 may be covered with a second layer 30. The second layer 30 preferably covers the entire first layer 20. Moreover, the second layer 30 may be laminated only on one surface of the first layer 20.

(電解用電極基材)
電解用電極基材10としては、特に限定されるものではないが、例えばニッケル、ニッケル合金、ステンレススチール、またはチタンなどに代表されるバルブ金属を使用でき、ニッケル(Ni)及びチタン(Ti)から選ばれる少なくとも1種の元素を含むことが好ましい。
ステンレススチールを高濃度のアルカリ水溶液中で用いた場合、鉄及びクロムが溶出すること、及びステンレススチールの電気伝導性がニッケルの1/10程度であることを考慮すると、電解用電極基材としてはニッケル(Ni)を含む基材が好ましい。
また、電解用電極基材10は、飽和に近い高濃度の食塩水中で、塩素ガス発生雰囲気で用いた場合、材質は耐食性の高いチタンであることも好ましい。
電解用電極基材10の形状には特に限定はなく、目的によって適切な形状を選択することができる。形状としては、パンチングメタル、不織布、発泡金属、エキスパンドメタル、エレクトロフォーミングにより形成した金属多孔箔、金属線を編んで作製したいわゆるウーブンメッシュ等いずれのものも使用できる。この中でも、パンチングメタルあるいはエキスパンドメタルが好ましい。なお、エレクトロフォーミングとは、写真製版と電気メッキ法を組み合わせて、精密なパターンの金属薄膜を製作する技術である。基板上にフォトレジストにてパターン形成し、レジストに保護されていない部分に電気メッキを施し、金属薄を得る方法である。
電解用電極基材の形状については、電解槽における陽極と陰極との距離によって好適な仕様がある。特に限定されるものではないが、陽極と陰極とが有限な距離を有する場合には、エキスパンドメタル、パンチングメタル形状を用いることができ、イオン交換膜と電極とが接するいわゆるゼロギャップ電解槽の場合には、細い線を編んだウーブンメッシュ、金網、発泡金属、金属不織布、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金属多孔箔などを用いることができる。
電解用電極基材10としては、金属多孔箔、金網、金属不織布、パンチングメタル、エキスパンドメタル又は発泡金属が挙げられる。
パンチングメタル、エキスパンドメタルに加工する前の板材としては、圧延成形した板材、電解箔などが好ましい。電解箔は、更に後処理として母材と同じ元素でメッキ処理を施して、片面あるいは両面に凹凸をつけることが好ましい。
また、電解用電極基材10の厚みは、前述の通り、300μm以下であることが好ましく、205μm以下であることがより好ましく、155μm以下であることが更に好ましく、135μm以下であることが更により好ましく、125μm以下であることがより更により好ましく、120μm以下であることが一層好ましく、100μm以下であることがより一層好ましく、ハンドリング性と経済性の観点から、50μm以下であることがより更に一層好ましい。下限値は、特に限定さないが、例えば、1μmであり、好ましく5μmであり、より好ましくは15μmである。
(electrode base material for electrolysis)
The electrode base material 10 for electrolysis is not particularly limited, but for example, valve metals such as nickel, nickel alloy, stainless steel, or titanium can be used, and metals such as nickel (Ni) and titanium (Ti) can be used. It is preferable that at least one selected element is included.
Considering that when stainless steel is used in a highly concentrated alkaline aqueous solution, iron and chromium are eluted, and that the electrical conductivity of stainless steel is about 1/10 that of nickel, it is suitable as an electrode base material for electrolysis. A base material containing nickel (Ni) is preferred.
Further, when the electrode base material 10 for electrolysis is used in a highly concentrated saline solution close to saturation in an atmosphere where chlorine gas is generated, it is also preferable that the material is titanium, which has high corrosion resistance.
There is no particular limitation on the shape of the electrode base material 10 for electrolysis, and an appropriate shape can be selected depending on the purpose. As for the shape, any of punched metal, nonwoven fabric, foamed metal, expanded metal, porous metal foil formed by electroforming, so-called woven mesh made by knitting metal wires, etc. can be used. Among these, punched metal or expanded metal is preferred. Note that electroforming is a technology that combines photolithography and electroplating to produce metal thin films with precise patterns. In this method, a pattern is formed on a substrate using photoresist, and the areas not protected by the resist are electroplated to obtain a thin metal.
Regarding the shape of the electrode base material for electrolysis, there are suitable specifications depending on the distance between the anode and the cathode in the electrolytic cell. Although not particularly limited, when the anode and cathode have a finite distance, an expanded metal or punched metal shape can be used, and in the case of a so-called zero gap electrolytic cell where the ion exchange membrane and the electrode are in contact. For example, woven mesh made of thin wires, wire mesh, foamed metal, metal nonwoven fabric, expanded metal, punched metal, metal porous foil, etc. can be used.
Examples of the electrode base material 10 for electrolysis include porous metal foil, wire mesh, metal nonwoven fabric, punched metal, expanded metal, and foamed metal.
The plate material before being processed into punched metal or expanded metal is preferably a rolled plate material, electrolytic foil, or the like. It is preferable that the electrolytic foil is further plated with the same element as the base material as a post-treatment to form irregularities on one or both sides.
Further, as described above, the thickness of the electrode base material 10 for electrolysis is preferably 300 μm or less, more preferably 205 μm or less, even more preferably 155 μm or less, and even more preferably 135 μm or less. It is preferably 125 μm or less, even more preferably 120 μm or less, even more preferably 100 μm or less, and even more preferably 50 μm or less from the viewpoint of handling and economical efficiency. preferable. Although the lower limit is not particularly limited, it is, for example, 1 μm, preferably 5 μm, and more preferably 15 μm.

電解用電極基材においては、電解用電極基材を酸化雰囲気中で焼鈍することによって加工時の残留応力を緩和することが好ましい。また、電解用電極基材の表面には、前記表面に被覆される触媒層との密着性を向上させるために、スチールグリッド、アルミナ粉などを用いて凹凸を形成し、その後酸処理により表面積を増加させることが好ましい。または、基材と同じ元素でメッキ処理を施し、表面積を増加させることが好ましい。 In the electrode base material for electrolysis, it is preferable to relieve residual stress during processing by annealing the electrode base material for electrolysis in an oxidizing atmosphere. In addition, in order to improve the adhesion with the catalyst layer coated on the surface of the electrode base material for electrolysis, irregularities are formed using steel grid, alumina powder, etc., and then the surface area is increased by acid treatment. It is preferable to increase it. Alternatively, it is preferable to perform plating treatment with the same element as the base material to increase the surface area.

電解用電極基材10には、第一層20と電解用電極基材10の表面とを密着させるために、表面積を増大させる処理を行うことが好ましい。表面積を増大させる処理としては、カットワイヤ、スチールグリッド、アルミナグリッド等を用いたブラスト処理、硫酸又は塩酸を用いた酸処理、基材と同元素でのメッキ処理等が挙げられる。基材表面の算術平均表面粗さ(Ra)は、特に限定されないが、0.05μm~50μmが好ましく、0.1~10μmがより好ましく、0.1~8μmがさらに好ましい。 It is preferable to perform a treatment to increase the surface area of the electrolysis electrode base material 10 in order to bring the first layer 20 and the surface of the electrolysis electrode base material 10 into close contact. Examples of the treatment for increasing the surface area include blasting using a cut wire, steel grid, alumina grid, etc., acid treatment using sulfuric acid or hydrochloric acid, plating treatment with the same element as the base material, and the like. The arithmetic mean surface roughness (Ra) of the substrate surface is not particularly limited, but is preferably from 0.05 μm to 50 μm, more preferably from 0.1 to 10 μm, even more preferably from 0.1 to 8 μm.

次に、本実施形態における電解用電極を食塩電解用陽極として使用する場合について説明する。
(第一層)
図7において、触媒層である第一層20は、ルテニウム酸化物、イリジウム酸化物及びチタン酸化物のうち少なくとも1種類の酸化物を含む。ルテニウム酸化物としては、RuO2等が挙げられる。イリジウム酸化物としては、IrO2等が挙げられる。チタン酸化物としては、TiO2等が挙げられる。第一層20は、ルテニウム酸化物及びチタン酸化物の2種類の酸化物を含むか、又はルテニウム酸化物、イリジウム酸化物及びチタン酸化物の3種類の酸化物を含むことが好ましい。それにより、第一層20がより安定な層になり、さらに、第二層30との密着性もより向上する。
Next, a case where the electrode for electrolysis in this embodiment is used as an anode for salt electrolysis will be described.
(first layer)
In FIG. 7, the first layer 20, which is a catalyst layer, contains at least one oxide of ruthenium oxide, iridium oxide, and titanium oxide. Examples of the ruthenium oxide include RuO 2 and the like. Examples of the iridium oxide include IrO 2 and the like. Examples of titanium oxides include TiO 2 and the like. Preferably, the first layer 20 includes two types of oxides, ruthenium oxide and titanium oxide, or three types of oxides, ruthenium oxide, iridium oxide, and titanium oxide. Thereby, the first layer 20 becomes a more stable layer, and the adhesion with the second layer 30 is further improved.

第一層20が、ルテニウム酸化物及びチタン酸化物の2種類の酸化物を含む場合には、第一層20に含まれるルテニウム酸化物1モルに対して、第一層20に含まれるチタン酸化物は1~9モルであることが好ましく、1~4モルであることがより好ましい。2種類の酸化物の組成比をこの範囲とすることによって、電解用電極101は優れた耐久性を示す。 When the first layer 20 contains two types of oxides, ruthenium oxide and titanium oxide, the amount of titanium oxide contained in the first layer 20 per mole of ruthenium oxide contained in the first layer 20 The amount of the compound is preferably 1 to 9 mol, more preferably 1 to 4 mol. By setting the composition ratio of the two types of oxides within this range, the electrolytic electrode 101 exhibits excellent durability.

第一層20が、ルテニウム酸化物、イリジウム酸化物及びチタン酸化物の3種類の酸化物を含む場合、第一層20に含まれるルテニウム酸化物1モルに対して、第一層20に含まれるイリジウム酸化物は0.2~3モルであることが好ましく、0.3~2.5モルであることがより好ましい。また、第一層20に含まれるルテニウム酸化物1モルに対して、第一層20に含まれるチタン酸化物は0.3~8モルであることが好ましく、1~7モルであることがより好ましい。3種類の酸化物の組成比をこの範囲とすることによって、電解用電極101は優れた耐久性を示す。 When the first layer 20 contains three types of oxides: ruthenium oxide, iridium oxide, and titanium oxide, the amount of oxide contained in the first layer 20 per mol of ruthenium oxide contained in the first layer 20 The amount of iridium oxide is preferably 0.2 to 3 mol, more preferably 0.3 to 2.5 mol. Further, the titanium oxide contained in the first layer 20 is preferably 0.3 to 8 mol, more preferably 1 to 7 mol, per 1 mol of ruthenium oxide contained in the first layer 20. preferable. By setting the composition ratio of the three types of oxides within this range, the electrolytic electrode 101 exhibits excellent durability.

第一層20が、ルテニウム酸化物、イリジウム酸化物及びチタン酸化物の中から選ばれる少なくとも2種類の酸化物を含む場合、これらの酸化物は、固溶体を形成していることが好ましい。酸化物固溶体を形成することにより、電解用電極101はすぐれた耐久性を示す。 When the first layer 20 contains at least two types of oxides selected from ruthenium oxide, iridium oxide, and titanium oxide, these oxides preferably form a solid solution. By forming an oxide solid solution, the electrolytic electrode 101 exhibits excellent durability.

上記の組成の他にも、ルテニウム酸化物、イリジウム酸化物及びチタン酸化物のうち少なくとも1種類の酸化物を含んでいる限り、種々の組成のものを用いることができる。例えば、DSA(登録商標)と呼ばれる、ルテニウム、イリジウム、タンタル、ニオブ、チタン、スズ、コバルト、マンガン、白金等を含む酸化物コーティングを第一層20として用いることも可能である。 In addition to the above compositions, various compositions can be used as long as they contain at least one oxide of ruthenium oxide, iridium oxide, and titanium oxide. For example, it is also possible to use as the first layer 20 an oxide coating called DSA® containing ruthenium, iridium, tantalum, niobium, titanium, tin, cobalt, manganese, platinum, etc.

第一層20は、単層である必要はなく、複数の層を含んでいてもよい。例えば、第一層20が3種類の酸化物を含む層と2種類の酸化物を含む層とを含んでいてもよい。第一層20の厚みは0.05~10μmが好ましく、0.1~8μmがより好ましい。 The first layer 20 does not need to be a single layer and may include multiple layers. For example, the first layer 20 may include a layer containing three types of oxides and a layer containing two types of oxides. The thickness of the first layer 20 is preferably 0.05 to 10 μm, more preferably 0.1 to 8 μm.

(第二層)
第二層30は、ルテニウムとチタンを含むことが好ましい。これにより電解直後の塩素過電圧を更に低くすることができる。
(Second layer)
Preferably, the second layer 30 contains ruthenium and titanium. This makes it possible to further lower the chlorine overvoltage immediately after electrolysis.

第二層30が酸化パラジウム、酸化パラジウムと白金の固溶体あるいはパラジウムと白金の合金を含むことが好ましい。これにより電解直後の塩素過電圧を更に低くすることができる。 Preferably, the second layer 30 contains palladium oxide, a solid solution of palladium oxide and platinum, or an alloy of palladium and platinum. Thereby, the chlorine overvoltage immediately after electrolysis can be further lowered.

第二層30は、厚い方が電解性能を維持できる期間が長くなるが、経済性の観点から0.05~3μmの厚みであることが好ましい。 The thicker the second layer 30 is, the longer the electrolytic performance can be maintained; however, from the economical point of view, the thickness is preferably 0.05 to 3 μm.

次に、本実施形態における電解用電極を食塩電解用陰極として使用する場合について説明する。
(第一層)
触媒層である第一層20の成分としては、C、Si、P、S、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の金属及び当該金属の酸化物又は水酸化物が挙げられる。
白金族金属、白金族金属酸化物、白金族金属水酸化物、白金族金属を含む合金の少なくとも1種類を含んでもよいし、含まなくてもよい。
白金族金属、白金族金属酸化物、白金族金属水酸化物、白金族金属を含む合金の少なくとも1種類を含む場合、白金族金属、白金族金属酸化物、白金族金属水酸化物、白金族金属を含む合金が白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウムのうち少なくとも1種類の白金族金属を含むことが好ましい。
白金族金属としては、白金を含むことが好ましい。
白金族金属酸化物としては、ルテニウム酸化物を含むことが好ましい。
白金族金属水酸化物としては、ルテニウム水酸化物を含むことが好ましい。
白金族金属合金としては、白金とニッケル、鉄、コバルトとの合金を含むことが好ましい。
更に必要に応じて第二成分として、ランタノイド系元素の酸化物あるいは水酸化物を含むことが好ましい。これにより、電解用電極101はすぐれた耐久性を示す。
ランタノイド系元素の酸化物あるいは水酸化物としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウムから選ばれる少なくとも1種類を含むことが好ましい。
さらに必要に応じて、第三成分として遷移金属の酸化物あるいは水酸化物を含むことが好ましい。
第三成分を添加することにより、電解用電極101はよりすぐれた耐久性を示し、電解電圧を低減させることができる。
好ましい組み合わせの例としては、ルテニウムのみ、ルテニウム+ニッケル、ルテニウム+セリウム、ルテニウム+ランタン、ルテニウム+ランタン+白金、ルテニウム+ランタン+パラジウム、ルテニウム+プラセオジム、ルテニウム+プラセオジム+白金、ルテニウム+プラセオジム+白金+パラジウム、ルテニウム+ネオジム、ルテニウム+ネオジム+白金、ルテニウム+ネオジム+マンガン、ルテニウム+ネオジム+鉄、ルテニウム+ネオジム+コバルト、ルテニウム+ネオジム+亜鉛、ルテニウム+ネオジム+ガリウム、ルテニウム+ネオジム+硫黄、ルテニウム+ネオジム+鉛、ルテニウム+ネオジム+ニッケル、ルテニウム+ネオジム+銅、ルテニウム+サマリウム、ルテニウム+サマリウム+マンガン、ルテニウム+サマリウム+鉄、ルテニウム+サマリウム+コバルト、ルテニウム+サマリウム+亜鉛、ルテニウム+サマリウム+ガリウム、ルテニウム+サマリウム+硫黄、ルテニウム+サマリウム+鉛、ルテニウム+サマリウム+ニッケル、白金+セリウム、白金+パラジウム+セリウム、白金+パラジウム+ランタン+セリウム、白金+イリジウム、白金+パラジウム、白金+イリジウム+パラジウム、白金+ニッケル+パラジウム、白金+ニッケル+ルテニウム、白金とニッケルの合金、白金とコバルトの合金、白金と鉄の合金、などが挙げられる。
白金族金属、白金族金属酸化物、白金族金属水酸化物、白金族金属を含む合金を含まない場合、触媒の主成分がニッケル元素であることが好ましい。
ニッケル金属、酸化物、水酸化物のうち少なくとも1種類を含むことが好ましい。
第二成分として、遷移金属を添加してもよい。添加する第二成分としては、チタン、スズ、モリブデン、コバルト、マンガン、鉄、硫黄、亜鉛、銅、炭素のうち少なくとも1種類の元素を含むことが好ましい。
好ましい組み合わせとして、ニッケル+スズ、ニッケル+チタン、ニッケル+モリブデン、ニッケル+コバルトなどが挙げられる。
必要に応じ、第1層20と電解用電極基材10の間に、中間層を設けることができる。中間層を設置することにより、電解用電極101の耐久性を向上させることができる。
中間層としては、第1層20と電解用電極基材10の両方に親和性があるものが好ましい。中間層としては、ニッケル酸化物、白金族金属、白金族金属酸化物、白金族金属水酸化物が好ましい。中間層としては、中間層を形成する成分を含む溶液を塗布、焼成することで形成することもできるし、基材を空気雰囲気中で300~600℃の温度で熱処理を実施して、表面酸化物層を形成させることもできる。その他、熱溶射法、イオンプレーティング法など既知の方法で形成させることができる。
Next, a case where the electrode for electrolysis in this embodiment is used as a cathode for salt electrolysis will be described.
(first layer)
Components of the first layer 20, which is a catalyst layer, include C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru. , Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb , Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and oxides or hydroxides of the metals.
It may or may not contain at least one of a platinum group metal, a platinum group metal oxide, a platinum group metal hydroxide, and an alloy containing a platinum group metal.
When containing at least one of a platinum group metal, a platinum group metal oxide, a platinum group metal hydroxide, and an alloy containing a platinum group metal, a platinum group metal, a platinum group metal oxide, a platinum group metal hydroxide, a platinum group metal Preferably, the metal-containing alloy contains at least one platinum group metal selected from platinum, palladium, rhodium, ruthenium, and iridium.
The platinum group metal preferably includes platinum.
The platinum group metal oxide preferably includes ruthenium oxide.
The platinum group metal hydroxide preferably includes ruthenium hydroxide.
The platinum group metal alloy preferably includes an alloy of platinum, nickel, iron, or cobalt.
Furthermore, it is preferable to include an oxide or hydroxide of a lanthanoid element as a second component, if necessary. As a result, the electrolysis electrode 101 exhibits excellent durability.
The oxide or hydroxide of the lanthanoid element preferably contains at least one selected from lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, and dysprosium.
Furthermore, it is preferable to include a transition metal oxide or hydroxide as a third component, if necessary.
By adding the third component, the electrolysis electrode 101 exhibits better durability and the electrolysis voltage can be reduced.
Examples of preferred combinations include ruthenium only, ruthenium + nickel, ruthenium + cerium, ruthenium + lanthanum, ruthenium + lanthanum + platinum, ruthenium + lanthanum + palladium, ruthenium + praseodymium, ruthenium + praseodymium + platinum, ruthenium + praseodymium + platinum + Palladium, ruthenium + neodymium, ruthenium + neodymium + platinum, ruthenium + neodymium + manganese, ruthenium + neodymium + iron, ruthenium + neodymium + cobalt, ruthenium + neodymium + zinc, ruthenium + neodymium + gallium, ruthenium + neodymium + sulfur, ruthenium + Neodymium + lead, ruthenium + neodymium + nickel, ruthenium + neodymium + copper, ruthenium + samarium, ruthenium + samarium + manganese, ruthenium + samarium + iron, ruthenium + samarium + cobalt, ruthenium + samarium + zinc, ruthenium + samarium + gallium, Ruthenium + samarium + sulfur, ruthenium + samarium + lead, ruthenium + samarium + nickel, platinum + cerium, platinum + palladium + cerium, platinum + palladium + lanthanum + cerium, platinum + iridium, platinum + palladium, platinum + iridium + palladium, Examples include platinum + nickel + palladium, platinum + nickel + ruthenium, alloys of platinum and nickel, alloys of platinum and cobalt, and alloys of platinum and iron.
When the catalyst does not contain a platinum group metal, a platinum group metal oxide, a platinum group metal hydroxide, or an alloy containing a platinum group metal, it is preferable that the main component of the catalyst is nickel element.
It is preferable that at least one of nickel metal, oxide, and hydroxide is included.
A transition metal may be added as a second component. The second component to be added preferably contains at least one element selected from titanium, tin, molybdenum, cobalt, manganese, iron, sulfur, zinc, copper, and carbon.
Preferred combinations include nickel + tin, nickel + titanium, nickel + molybdenum, nickel + cobalt, and the like.
If necessary, an intermediate layer can be provided between the first layer 20 and the electrode base material 10 for electrolysis. By providing the intermediate layer, the durability of the electrolytic electrode 101 can be improved.
The intermediate layer is preferably one that has affinity with both the first layer 20 and the electrode base material 10 for electrolysis. As the intermediate layer, nickel oxides, platinum group metals, platinum group metal oxides, and platinum group metal hydroxides are preferred. The intermediate layer can be formed by coating and baking a solution containing the components that form the intermediate layer, or by heat-treating the base material at a temperature of 300 to 600°C in an air atmosphere to oxidize the surface. A material layer can also be formed. In addition, it can be formed by a known method such as a thermal spraying method or an ion plating method.

(第二層)
触媒層である第層30の成分としては、C、Si、P、S、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の金属及び当該金属の酸化物又は水酸化物が挙げられる。
白金族金属、白金族金属酸化物、白金族金属水酸化物、白金族金属を含む合金の少なくとも1種類を含んでもよいし、含まなくてもよい。第二層に含まれる元素の好ましい組み合わせの例としては、第一層で挙げた組み合わせなどがある。第一層と第二層の組み合わせは、同じ組成で組成比が異なる組み合わせでもよいし、異なる組成の組み合わせでもよい。
(Second layer)
Components of the second layer 30, which is a catalyst layer, include C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru. , Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb , Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and oxides or hydroxides of the metals.
It may or may not contain at least one of a platinum group metal, a platinum group metal oxide, a platinum group metal hydroxide, and an alloy containing a platinum group metal. Examples of preferable combinations of elements contained in the second layer include the combinations listed for the first layer. The combination of the first layer and the second layer may be a combination of the same composition but different composition ratios, or a combination of different compositions.

触媒層の厚みとしては、形成させた触媒層および中間層の合算した厚みが0.01μm~20μmが好ましい。0.01μm以上であれば、触媒として十分機能を発揮できる。20μm以下であれば、基材からの脱落が少なく強固な触媒層を形成することができる。0.05μm~15μmがより好ましい。より好ましくは、0.1μm~10μmである。更に好ましくは、0.2μm~8μmである。 As for the thickness of the catalyst layer, the total thickness of the formed catalyst layer and intermediate layer is preferably 0.01 μm to 20 μm. If it is 0.01 μm or more, it can fully function as a catalyst. If it is 20 μm or less, it is possible to form a strong catalyst layer with less falling off from the base material. More preferably 0.05 μm to 15 μm. More preferably, it is 0.1 μm to 10 μm. More preferably, it is 0.2 μm to 8 μm.

電極の厚み、すなわち、電解用電極基材と触媒層の合計の厚みとしては、電極のハンドリング性の点から、315μm以下が好ましく、220μm以下がより好ましく、170μm以下が更に好ましく、150μm以下が更により好ましく、145μm以下が特に好ましく、140μm以下が一層好ましく、138μm以下がより一層好ましく、135μm以下が更に一層好ましい。135μm以下であれば、特に良好なハンドリング性が得られる。さらに、上記と同様の観点から、130μm以下であることが好ましく、より好ましくは、130μm未満であり、更に好ましくは、120μm以下であり、より更に好ましくは、115μm以下であり、一層好ましくは、65μm以下である。下限値は、特に限定されないが、1μm以上が好ましく、実用上から5μm以上がより好ましく、20μm以上であることがより好ましい。なお、電極の厚みは、デジマチックシックスネスゲージ(株式会社ミツトヨ、最少表示0.001mm)で測定することで求めることができる。電極用電極基材の厚みは、電極厚みと同様に測定する。触媒層厚みは、電極厚みから電解用電極基材の厚みを引くことで求めることができる。 The thickness of the electrode, that is, the total thickness of the electrode base material for electrolysis and the catalyst layer, is preferably 315 μm or less, more preferably 220 μm or less, even more preferably 170 μm or less, and even more preferably 150 μm or less, from the viewpoint of electrode handling properties. It is more preferably 145 μm or less, particularly preferably 140 μm or less, even more preferably 138 μm or less, and even more preferably 135 μm or less. If it is 135 μm or less, particularly good handling properties can be obtained. Further, from the same viewpoint as above, the diameter is preferably 130 μm or less, more preferably less than 130 μm, even more preferably 120 μm or less, even more preferably 115 μm or less, and still more preferably 65 μm. It is as follows. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more from a practical standpoint, and more preferably 20 μm or more. The thickness of the electrode can be determined by measuring with a Digimatic Sixth Gauge (Mitutoyo Co., Ltd., minimum display: 0.001 mm). The thickness of the electrode base material for electrodes is measured in the same manner as the electrode thickness. The catalyst layer thickness can be determined by subtracting the thickness of the electrolytic electrode base material from the electrode thickness.

本実施形態において、十分な電解性能を確保する観点から、電解用電極が、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Au、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y,Zr、Nb、Mo、Ag、Ta、W、Re、Os、Al、In、Sn、Sb、Ga、Ge、B、C、N、O、Si、P、S、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb及びDyからなる群より選択される少なくとも一種の触媒成分を含むことが好ましい。 In this embodiment, from the viewpoint of ensuring sufficient electrolytic performance, the electrolytic electrodes include Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ag, Ta, W, Re, Os, Al, In, Sn, Sb, Ga, Ge, B, C, N, O, Si, P, S, La, Ce, Pr, It is preferable that at least one catalyst component selected from the group consisting of Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb and Dy is included.

本実施形態において、電解用電極は、弾性変形領域が広い電極であると、より良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極及び触媒コーティングがされていない給電体などとより良好な接着力を有する観点から、電解用電極の厚みは、315μm以下が好ましく、220μm以下がより好ましく、170μm以下が更に好ましく、150μm以下が更により好ましく、145μm以下が特に好ましく、140μm以下が一層好ましく、138μm以下がより一層好ましく、135μm以下が更に一層好ましい。135μm以下であれば、特に良好なハンドリング性が得られる。さらに、上記と同様の観点から、130μm以下が好ましく、130μm未満がより好ましく、115μm以下が更に好ましく、65μm以下がより更に好ましい。下限値は、特に限定されないが、1μm以上が好ましく、実用上から5μm以上がより好ましく、20μm以上であることがより好ましい。なお、本実施形態において、「弾性変形領域が広い」とは、電解用電極を捲回して捲回体とし、捲回状態を解除した後、捲回に由来する反りが生じ難いことを意味する。また、電解用電極の厚みとは、後述の触媒層を含む場合、電解用電極基材と触媒層を合わせた厚みを言う。 In this embodiment, when the electrolytic electrode is an electrode with a wide elastic deformation region, better handling properties are obtained, and there is no diaphragm such as an ion exchange membrane or microporous membrane, no deteriorated electrode, and no catalyst coating. From the viewpoint of having better adhesive strength with the power supply etc., the thickness of the electrolytic electrode is preferably 315 μm or less, more preferably 220 μm or less, even more preferably 170 μm or less, even more preferably 150 μm or less, and particularly preferably 145 μm or less. , more preferably 140 μm or less, even more preferably 138 μm or less, even more preferably 135 μm or less. If it is 135 μm or less, particularly good handling properties can be obtained. Furthermore, from the same viewpoint as above, the thickness is preferably 130 μm or less, more preferably less than 130 μm, even more preferably 115 μm or less, and even more preferably 65 μm or less. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more from a practical standpoint, and more preferably 20 μm or more. In addition, in this embodiment, "the elastic deformation area is wide" means that the electrode for electrolysis is wound to form a wound body, and after the winding state is released, warping due to the winding is unlikely to occur. . Moreover, the thickness of the electrolytic electrode refers to the combined thickness of the electrolytic electrode base material and the catalyst layer when the catalyst layer described below is included.

なお、第1の電解用電極としては、前述した材質・形状・物性等を有する電解用電極のうち、陰極として機能するものを適宜選択して用いることができる。また、第2の電解用電極としては、前述した材質・形状・物性等を有する電解用電極のうち、陽極として機能するものを適宜選択して用いることができる。 In addition, as the first electrode for electrolysis, one that functions as a cathode can be appropriately selected and used from among the electrodes for electrolysis having the materials, shapes, physical properties, etc. described above. Moreover, as the second electrode for electrolysis, an electrode that functions as an anode can be appropriately selected and used from among the electrodes for electrolysis having the materials, shapes, physical properties, etc. described above.

(電解用電極の製造方法)
次に電解用電極101の製造方法の一実施形態について詳細に説明する。
本実施形態では、酸素雰囲気下での塗膜の焼成(熱分解)、あるいはイオンプレーティング、メッキ、熱溶射等の方法によって、電解用電極基材上に第一層20、好ましくは第二層30を形成することにより、電解用電極101を製造できる。このような本実施形態の製造方法では、電解用電極101の高い生産性を実現できる。具体的には、触媒を含む塗布液を塗布する塗布工程、塗布液を乾燥する乾燥工程、熱分解を行う熱分解工程により、電解用電極基材上に触媒層が形成される。ここで熱分解とは、前駆体となる金属塩を加熱して、金属又は金属酸化物とガス状物質に分解することを意味する。用いる金属種、塩の種類、熱分解を行う雰囲気等により、分解生成物は異なるが、酸化性雰囲気では多くの金属は酸化物を形成しやすい傾向がある。電極の工業的な製造プロセスにおいて、熱分解は通常空気中で行われ、多くの場合、金属酸化物あるいは金属水酸化物が形成される。
(Method for manufacturing electrodes for electrolysis)
Next, an embodiment of a method for manufacturing the electrolysis electrode 101 will be described in detail.
In this embodiment, the first layer 20, preferably the second layer, is formed on the electrode base material for electrolysis by a method such as baking (pyrolysis) of the coating film in an oxygen atmosphere, or ion plating, plating, or thermal spraying. By forming the electrode 30, the electrode 101 for electrolysis can be manufactured. In the manufacturing method of this embodiment, high productivity of the electrolytic electrode 101 can be achieved. Specifically, a catalyst layer is formed on the electrode base material for electrolysis through a coating process of applying a coating liquid containing a catalyst, a drying process of drying the coating liquid, and a thermal decomposition process of thermally decomposing the coating liquid. Here, thermal decomposition means heating a metal salt as a precursor to decompose it into a metal or metal oxide and a gaseous substance. Although the decomposition products vary depending on the type of metal used, the type of salt, the atmosphere in which the thermal decomposition is carried out, etc., many metals tend to form oxides in an oxidizing atmosphere. In the industrial manufacturing process of electrodes, pyrolysis is usually carried out in air and metal oxides or metal hydroxides are often formed.

(陽極の第一層の形成)
(塗布工程)
第一層20は、ルテニウム、イリジウム及びチタンのうち少なくとも1種類の金属塩を溶解した溶液(第一塗布液)を電解用電極基材に塗布後、酸素の存在下で熱分解(焼成)して得られる。第一塗布液中のルテニウム、イリジウム及びチタンの含有率は、第一層20と概ね等しい。
(Formation of first layer of anode)
(Coating process)
The first layer 20 is formed by applying a solution (first coating liquid) in which at least one metal salt of ruthenium, iridium, and titanium is dissolved to an electrode base material for electrolysis, and then thermally decomposing (baking) it in the presence of oxygen. can be obtained. The contents of ruthenium, iridium, and titanium in the first coating liquid are approximately equal to those in the first layer 20.

金属塩としては、塩化物塩、硝酸塩、硫酸塩、金属アルコキシド、その他のいずれの形態でもよい。第一塗布液の溶媒は、金属塩の種類に応じて選択できるが、水及びブタノール等のアルコール類等を用いることができる。溶媒としては、水または水とアルコール類の混合溶媒が好ましい。金属塩を溶解させた第一塗布液中の総金属濃度は特に限定されないが、1回の塗布で形成される塗膜の厚みとの兼ね合いから10~150g/Lの範囲が好ましい。 The metal salt may be in any form such as chloride salt, nitrate, sulfate, metal alkoxide, or others. The solvent for the first coating liquid can be selected depending on the type of metal salt, and water, alcohols such as butanol, etc. can be used. As the solvent, water or a mixed solvent of water and alcohols is preferred. The total metal concentration in the first coating solution in which metal salts are dissolved is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 150 g/L in view of the thickness of the coating film formed by one coating.

第一塗布液を電解用電極基材10上に塗布する方法としては、電解用電極基材10を第一塗布液に浸漬するディップ法、第一塗布液を刷毛で塗る方法、第一塗布液を含浸させたスポンジ状のロールを用いるロール法、電解用電極基材10と第一塗布液とを反対荷電に帯電させてスプレー噴霧を行う静電塗布法等が用いられる。この中でも工業的な生産性に優れた、ロール法又は静電塗布法が好ましい。 Methods for applying the first coating liquid onto the electrolytic electrode base material 10 include a dip method in which the electrolytic electrode base material 10 is immersed in the first coating liquid, a method in which the first coating liquid is applied with a brush, and a method in which the first coating liquid is applied with a brush. A roll method using a sponge-like roll impregnated with , an electrostatic coating method in which the electrolytic electrode base material 10 and the first coating liquid are charged to opposite charges and sprayed are used. Among these, the roll method or electrostatic coating method is preferred because of its excellent industrial productivity.

(乾燥工程、熱分解工程)
電解用電極基材10に第一塗布液を塗布した後、10~90℃の温度で乾燥し、350~650℃に加熱した焼成炉で熱分解する。乾燥と熱分解の間に、必要に応じて100~350℃で仮焼成を実施してもよい。乾燥、仮焼成及び熱分解温度は、第一塗布液の組成や溶媒種により、適宜選択することが出来る。一回当たりの熱分解の時間は長い方が好ましいが、電極の生産性の観点から3~60分が好ましく、5~20分がより好ましい。
(drying process, pyrolysis process)
After applying the first coating liquid to the electrode base material 10 for electrolysis, it is dried at a temperature of 10 to 90°C, and thermally decomposed in a firing furnace heated to 350 to 650°C. Temporary calcination may be performed at 100 to 350°C between drying and thermal decomposition, if necessary. The drying, calcining, and thermal decomposition temperatures can be appropriately selected depending on the composition and solvent type of the first coating liquid. The longer the thermal decomposition time is, the more preferable it is, but from the viewpoint of electrode productivity, it is preferably 3 to 60 minutes, and more preferably 5 to 20 minutes.

上記の塗布、乾燥及び熱分解のサイクルを繰り返して、被覆(第一層20)を所定の厚みに形成する。第一層20を形成した後に、必要に応じて更に長時間焼成する後加熱を行うと、第一層20の安定性を更に高めることができる。 The coating (first layer 20) is formed to a predetermined thickness by repeating the above cycle of coating, drying, and pyrolysis. After forming the first layer 20, if necessary, the stability of the first layer 20 can be further improved by performing post-heating by firing for a longer time.

(第二層の形成)
第二層30は、必要に応じて形成され、例えば、パラジウム化合物及び白金化合物を含む溶液あるいはルテニウム化合物およびチタン化合物を含む溶液(第二塗布液)を第一層20の上に塗布した後、酸素の存在下で熱分解して得られる。
(Formation of second layer)
The second layer 30 is formed as necessary, for example, after applying a solution containing a palladium compound and a platinum compound or a solution containing a ruthenium compound and a titanium compound (second coating liquid) on the first layer 20, Obtained by thermal decomposition in the presence of oxygen.

(熱分解法での陰極の第一層の形成)
(塗布工程)
第一層20は、種々の組み合わせの金属塩を溶解した溶液(第一塗布液)を電解用電極基材に塗布後、酸素の存在下で熱分解(焼成)して得られる。第一塗布液中の金属の含有率は、第一層20と概ね等しい。
(Formation of first layer of cathode using pyrolysis method)
(Coating process)
The first layer 20 is obtained by applying a solution (first coating liquid) in which various combinations of metal salts are dissolved to an electrode base material for electrolysis, and then thermally decomposing (baking) the solution in the presence of oxygen. The metal content in the first coating liquid is approximately equal to that in the first layer 20.

金属塩としては、塩化物塩、硝酸塩、硫酸塩、金属アルコキシド、その他のいずれの形態でもよい。第一塗布液の溶媒は、金属塩の種類に応じて選択できるが、水及びブタノール等のアルコール類等を用いることができる。溶媒としては、水または水とアルコール類の混合溶媒が好ましい。金属塩を溶解させた第一塗布液中の総金属濃度は特に限定されないが、1回の塗布で形成される塗膜の厚みとの兼ね合いから10~150g/Lの範囲が好ましい。 The metal salt may be in any form such as chloride salt, nitrate, sulfate, metal alkoxide, or others. The solvent for the first coating liquid can be selected depending on the type of metal salt, and water, alcohols such as butanol, etc. can be used. As the solvent, water or a mixed solvent of water and alcohols is preferred. The total metal concentration in the first coating solution in which metal salts are dissolved is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 150 g/L in view of the thickness of the coating film formed by one coating.

第一塗布液を電解用電極基材10上に塗布する方法としては、電解用電極基材10を第一塗布液に浸漬するディップ法、第一塗布液を刷毛で塗る方法、第一塗布液を含浸させたスポンジ状のロールを用いるロール法、電解用電極基材10と第一塗布液とを反対荷電に帯電させてスプレー噴霧を行う静電塗布法等が用いられる。この中でも工業的な生産性に優れた、ロール法又は静電塗布法が好ましい。 Methods for applying the first coating liquid onto the electrolytic electrode base material 10 include a dip method in which the electrolytic electrode base material 10 is immersed in the first coating liquid, a method in which the first coating liquid is applied with a brush, and a method in which the first coating liquid is applied with a brush. A roll method using a sponge-like roll impregnated with , an electrostatic coating method in which the electrolytic electrode base material 10 and the first coating liquid are charged to opposite charges and sprayed are used. Among these, the roll method or electrostatic coating method is preferred because of its excellent industrial productivity.

(乾燥工程、熱分解工程)
電解用電極基材10に第一塗布液を塗布した後、10~90℃の温度で乾燥し、350~650℃に加熱した焼成炉で熱分解する。乾燥と熱分解の間に、必要に応じて100~350℃で仮焼成を実施してもよい。乾燥、仮焼成及び熱分解温度は、第一塗布液の組成や溶媒種により、適宜選択することが出来る。一回当たりの熱分解の時間は長い方が好ましいが、電極の生産性の観点から3~60分が好ましく、5~20分がより好ましい。
(drying process, pyrolysis process)
After the first coating liquid is applied to the electrode base material 10 for electrolysis, it is dried at a temperature of 10 to 90°C and thermally decomposed in a firing furnace heated to 350 to 650°C. Temporary calcination may be performed at 100 to 350°C between drying and thermal decomposition, if necessary. The drying, calcining, and thermal decomposition temperatures can be appropriately selected depending on the composition and solvent type of the first coating liquid. The longer the thermal decomposition time per cycle, the more preferable it is, but from the viewpoint of electrode productivity, it is preferably 3 to 60 minutes, more preferably 5 to 20 minutes.

上記の塗布、乾燥及び熱分解のサイクルを繰り返して、被覆(第一層20)を所定の厚みに形成する。第一層20を形成した後に、必要に応じて更に長時間焼成する後加熱を行うと、第一層20の安定性を更に高めることができる。 The coating, drying and thermal decomposition cycles described above are repeated to form a coating (first layer 20) to a predetermined thickness. After forming the first layer 20, if necessary, the stability of the first layer 20 can be further improved by performing post-heating by firing for a longer time.

(中間層の形成)
中間層は、必要に応じて形成され、例えば、パラジウム化合物あるいは白金化合物を含む溶液(第二塗布液)を基材の上に塗布した後、酸素の存在下で熱分解して得られる。あるいは、溶液を塗布することなく基材を加熱するだけで基材表面に酸化ニッケル中間層を形成させてもよい。
(Formation of intermediate layer)
The intermediate layer is formed as necessary, and is obtained, for example, by applying a solution containing a palladium compound or a platinum compound (second coating liquid) onto the substrate and then thermally decomposing it in the presence of oxygen. Alternatively, the nickel oxide intermediate layer may be formed on the surface of the substrate simply by heating the substrate without applying a solution.

(イオンプレーティングでの陰極の第一層の形成)
第一層20はイオンプレーティングで形成させることもできる。
一例として、基材をチャンバー内に固定し、金属ルテニウムターゲットに電子線を照射する方法が挙げられる。蒸発した金属ルテニウム粒子は、チャンバー内のプラズマ中でプラスに帯電され、マイナスに帯電させた基板上に堆積する。プラズマ雰囲気はアルゴン、酸素であり、ルテニウムはルテニウム酸化物として基材上に堆積する。
(Formation of first layer of cathode by ion plating)
The first layer 20 can also be formed by ion plating.
One example is a method in which a base material is fixed in a chamber and a metal ruthenium target is irradiated with an electron beam. The evaporated metallic ruthenium particles are positively charged in the plasma within the chamber and deposited on the negatively charged substrate. The plasma atmosphere is argon and oxygen, and ruthenium is deposited on the substrate as ruthenium oxide.

(メッキでの陰極の第一層の形成)
第一層20は、メッキ法でも形成させることもできる。
一例として、基材を陰極として使用し、ニッケルおよびスズを含む電解液中で電解メッキを実施すると、ニッケルとスズの合金メッキを形成させることができる。
(Formation of first layer of cathode by plating)
The first layer 20 can also be formed by a plating method.
As an example, when electrolytic plating is performed in an electrolytic solution containing nickel and tin using the base material as a cathode, a nickel and tin alloy plating can be formed.

(熱溶射での陰極の第一層の形成)
第一層20は、熱溶射法でも形成させることができる。
一例として、酸化ニッケル粒子を基材上にプラズマ溶射することにより、金属ニッケルと酸化ニッケルが混合した触媒層を形成させることができる。
(Formation of first layer of cathode by thermal spraying)
The first layer 20 can also be formed by thermal spraying.
As an example, a catalyst layer containing a mixture of metallic nickel and nickel oxide can be formed by plasma spraying nickel oxide particles onto a substrate.

以下、隔膜の一態様に係るイオン交換膜について詳述する。
〔イオン交換膜〕
イオン交換膜としては、電解用電極と積層体とすることができれば、特に限定されず、種々のイオン交換膜を適用することができる。本実施形態においては、イオン交換基を有する炭化水素系重合体あるいは含フッ素系重合体を含む膜本体と、該膜本体の少なくとも一方面上に設けられたコーティング層とを有するイオン交換膜を用いることが好ましい。また、コーティング層は、無機物粒子と結合剤とを含み、コーティング層の比表面積は、0.1~10m2/gであることが好ましい。かかる構造のイオン交換膜は、電解中に発生するガスによる電解性能への影響が少なく、安定した電解性能を発揮する傾向にある。
上記、イオン交換基が導入されたパーフルオロカーボン重合体の膜とは、スルホ基由来のイオン交換基(-SO3-で表される基、以下「スルホン酸基」ともいう。)を有するスルホン酸層と、カルボキシル基由来のイオン交換基(-CO2-で表される基、以下「カルボン酸基」ともいう。)を有するカルボン酸層のいずれか一方を備えるものである。強度及び寸法安定性の観点から、強化芯材をさらに有することが好ましい。
無機物粒子及び結合剤については、以下コーティング層の説明の欄に詳述する。
Hereinafter, the ion exchange membrane according to one embodiment of the diaphragm will be described in detail.
[Ion exchange membrane]
The ion exchange membrane is not particularly limited as long as it can be formed into a laminate with an electrolytic electrode, and various ion exchange membranes can be used. In this embodiment, an ion exchange membrane is used that has a membrane body containing a hydrocarbon polymer or a fluorine-containing polymer having an ion exchange group, and a coating layer provided on at least one surface of the membrane body. It is preferable. Further, the coating layer preferably contains inorganic particles and a binder, and has a specific surface area of 0.1 to 10 m 2 /g. Ion exchange membranes with such a structure tend to exhibit stable electrolytic performance with less influence on electrolytic performance by gases generated during electrolysis.
The above-mentioned perfluorocarbon polymer membrane into which an ion exchange group has been introduced refers to a sulfonic acid having an ion exchange group derived from a sulfo group (a group represented by -SO 3 -, hereinafter also referred to as a "sulfonic acid group"). and a carboxylic acid layer having an ion exchange group derived from a carboxyl group (a group represented by -CO 2 -, hereinafter also referred to as a "carboxylic acid group"). From the viewpoint of strength and dimensional stability, it is preferable to further include a reinforcing core material.
The inorganic particles and the binder will be described in detail in the section of the description of the coating layer below.

図8は、イオン交換膜の一実施形態を示す断面模式図である。イオン交換膜1は、イオン交換基を有する炭化水素系重合体あるいは含フッ素系重合体を含む膜本体1aと、膜本体1aの両面に形成されたコーティング層11a及び11bを有する。 FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of an ion exchange membrane. The ion exchange membrane 1 has a membrane body 1a containing a hydrocarbon polymer or a fluorine-containing polymer having ion exchange groups, and coating layers 11a and 11b formed on both sides of the membrane body 1a.

イオン交換膜1において、膜本体1aは、スルホ基由来のイオン交換基(-SO3 -で表される基、以下「スルホン酸基」ともいう。)を有するスルホン酸層3と、カルボキシル基由来のイオン交換基(-CO2 -で表される基、以下「カルボン酸基」ともいう。)を有するカルボン酸層2とを備え、強化芯材4により強度及び寸法安定性が強化されている。イオン交換膜1は、スルホン酸層3とカルボン酸層2とを備えるため、陽イオン交換膜として好適に用いられる。 In the ion exchange membrane 1, the membrane main body 1a includes a sulfonic acid layer 3 having an ion exchange group derived from a sulfo group (a group represented by -SO 3 - , hereinafter also referred to as a "sulfonic acid group"), and a sulfonic acid layer 3 having an ion exchange group derived from a sulfo group (a group represented by -SO 3 -, hereinafter also referred to as "sulfonic acid group"), A carboxylic acid layer 2 having an ion exchange group (a group represented by -CO 2 - , hereinafter also referred to as a "carboxylic acid group"), and the strength and dimensional stability are enhanced by a reinforcing core material 4. . Since the ion exchange membrane 1 includes a sulfonic acid layer 3 and a carboxylic acid layer 2, it is suitably used as a cation exchange membrane.

なお、イオン交換膜は、スルホン酸層及びカルボン酸層のいずれか一方のみを有するものであってもよい。また、イオン交換膜は、必ずしも強化芯材により強化されている必要はなく、強化芯材の配置状態も図8の例に限定されるものではない。 Note that the ion exchange membrane may have only one of a sulfonic acid layer and a carboxylic acid layer. Further, the ion exchange membrane does not necessarily need to be reinforced with a reinforcing core material, and the arrangement of the reinforcing core material is not limited to the example shown in FIG. 8.

(膜本体)
先ず、イオン交換膜1を構成する膜本体1aについて説明する。
膜本体10は、陽イオンを選択的に透過する機能を有し、イオン交換基を有する炭化水素系重合体あるいは含フッ素系重合体を含むものであればよく、その構成や材料は特に限定されず、適宜好適なものを選択することができる。
(Membrane body)
First, the membrane main body 1a that constitutes the ion exchange membrane 1 will be explained.
The membrane body 10 may be any material as long as it has a function of selectively permeating cations and contains a hydrocarbon polymer or a fluorine-containing polymer having an ion exchange group, and its structure and material are not particularly limited. However, a suitable one can be selected as appropriate.

膜本体1aにおけるイオン交換基を有する炭化水素系重合体あるいは含フッ素系重合体は、例えば、加水分解等によりイオン交換基となり得るイオン交換基前駆体を有する炭化水素系重合体あるいは含フッ素系重合体から得ることができる。具体的には、例えば、主鎖がフッ素化炭化水素からなり、加水分解等によりイオン交換基に変換可能な基(イオン交換基前駆体)をペンダント側鎖として有し、且つ溶融加工が可能な重合体(以下、場合により「含フッ素系重合体(a)」という。)を用いて膜本体1aの前駆体を作製した後、イオン交換基前駆体をイオン交換基に変換することにより、膜本体1aを得ることができる。 The hydrocarbon polymer or fluorine-containing polymer having an ion exchange group in the membrane body 1a is, for example, a hydrocarbon polymer or a fluorine-containing polymer having an ion exchange group precursor that can become an ion exchange group by hydrolysis or the like. It can be obtained from merging. Specifically, for example, the main chain is made of a fluorinated hydrocarbon, has a group (ion exchange group precursor) that can be converted into an ion exchange group by hydrolysis etc. as a pendant side chain, and is melt processable. After producing a precursor of the membrane main body 1a using a polymer (hereinafter referred to as "fluorine-containing polymer (a)" in some cases), the membrane is formed by converting the ion exchange group precursor into an ion exchange group. A main body 1a can be obtained.

含フッ素系重合体(a)は、例えば、下記第1群より選ばれる少なくとも一種の単量体と、下記第2群及び/又は下記第3群より選ばれる少なくとも一種の単量体と、を共重合することにより製造することができる。また、下記第1群、下記第2群、及び下記第3群のいずれかより選ばれる1種の単量体の単独重合により製造することもできる。 The fluorine-containing polymer (a) includes, for example, at least one monomer selected from the following first group, and at least one monomer selected from the following second group and/or the following third group. It can be produced by copolymerization. Further, it can also be produced by homopolymerization of one type of monomer selected from the following first group, the following second group, and the following third group.

第1群の単量体としては、例えば、フッ化ビニル化合物が挙げられる。フッ化ビニル化合物としては、例えば、フッ化ビニル、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル等が挙げられる。特に、イオン交換膜をアルカリ電解用膜として用いる場合、フッ化ビニル化合物は、パーフルオロ単量体であることが好ましく、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテルからなる群より選ばれるパーフルオロ単量体が好ましい。 Examples of the first group of monomers include vinyl fluoride compounds. Examples of the vinyl fluoride compound include vinyl fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether, and the like. In particular, when the ion exchange membrane is used as a membrane for alkaline electrolysis, the vinyl fluoride compound is preferably a perfluoromonomer, and the vinyl fluoride compound is preferably a perfluoromonomer selected from the group consisting of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and perfluoroalkyl vinyl ether. Fluoromonomers are preferred.

第2群の単量体としては、例えば、カルボン酸型イオン交換基(カルボン酸基)に変換し得る官能基を有するビニル化合物が挙げられる。カルボン酸基に変換し得る官能基を有するビニル化合物としては、例えば、CF2=CF(OCF2CYF)s-O(CZF)t-COORで表される単量体等が挙げられる(ここで、sは0~2の整数を表し、tは1~12の整数を表し、Y及びZは、各々独立して、F又はCF3を表し、Rは低級アルキル基を表す。低級アルキル基は、例えば炭素数1~3のアルキル基である。)。 Examples of the second group of monomers include vinyl compounds having a functional group that can be converted into a carboxylic acid type ion exchange group (carboxylic acid group). Examples of vinyl compounds having a functional group that can be converted into a carboxylic acid group include monomers represented by CF 2 =CF(OCF 2 CYF) s -O(CZF) t -COOR (herein, , s represents an integer of 0 to 2, t represents an integer of 1 to 12, Y and Z each independently represent F or CF3 , R represents a lower alkyl group.The lower alkyl group is , for example, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms).

これらの中でも、CF2=CF(OCF2CYF)n-O(CF2m-COORで表される化合物が好ましい。ここで、nは0~2の整数を表し、mは1~4の整数を表し、YはF又はCF3を表し、RはCH3、C25、又はC37を表す。 Among these, a compound represented by CF 2 =CF(OCF 2 CYF) n -O(CF 2 ) m -COOR is preferred. Here, n represents an integer of 0 to 2, m represents an integer of 1 to 4, Y represents F or CF 3 , and R represents CH 3 , C 2 H 5 or C 3 H 7 .

なお、イオン交換膜をアルカリ電解用陽イオン交換膜として用いる場合、単量体としてパーフルオロ化合物を少なくとも用いることが好ましいが、エステル基のアルキル基(上記R参照)は加水分解される時点で重合体から失われるため、アルキル基(R)は全ての水素原子がフッ素原子に置換されているパーフルオロアルキル基でなくてもよい。 In addition, when the ion exchange membrane is used as a cation exchange membrane for alkaline electrolysis, it is preferable to use at least a perfluoro compound as a monomer, but the alkyl group of the ester group (see R above) becomes heavy at the time of hydrolysis. The alkyl group (R) does not have to be a perfluoroalkyl group in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms because it is lost in combination.

第2群の単量体としては、上記の中でも下記に表す単量体がより好ましい。
CF2=CFOCF2-CF(CF3)OCF2COOCH3
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF22COOCH3
CF2=CF[OCF2-CF(CF3)]2O(CF22COOCH3
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF23COOCH3
CF2=CFO(CF22COOCH3
CF2=CFO(CF23COOCH3
Among the above monomers, the monomers shown below are more preferable as the second group of monomers.
CF 2 =CFOCF 2 -CF(CF 3 )OCF 2 COOCH 3 ,
CF 2 =CFOCF 2 CF(CF 3 )O(CF 2 ) 2 COOCH 3 ,
CF 2 =CF[OCF 2 -CF(CF 3 )] 2 O(CF 2 ) 2 COOCH 3 ,
CF 2 =CFOCF 2 CF(CF 3 )O(CF 2 ) 3 COOCH 3 ,
CF 2 =CFO(CF 2 ) 2 COOCH 3 ,
CF2 = CFO( CF2 ) 3COOCH3 .

第3群の単量体としては、例えば、スルホン型イオン交換基(スルホン酸基)に変換し得る官能基を有するビニル化合物が挙げられる。スルホン酸基に変換し得る官能基を有するビニル化合物としては、例えば、CF2=CFO-X-CF2-SO2Fで表される単量体が好ましい(ここで、Xはパーフルオロアルキレン基を表す。)。これらの具体例としては、下記に表す単量体等が挙げられる。
CF2=CFOCF2CF2SO2F、
CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2F、
CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CF2SO2F、
CF2=CF(CF22SO2F、
CF2=CFO〔CF2CF(CF3)O〕2CF2CF2SO2F、
CF2=CFOCF2CF(CF2OCF3)OCF2CF2SO2F。
Examples of the third group of monomers include vinyl compounds having a functional group that can be converted into a sulfone-type ion exchange group (sulfonic acid group). As the vinyl compound having a functional group that can be converted into a sulfonic acid group, for example, a monomer represented by CF 2 =CFO-X-CF 2 -SO 2 F (where X is a perfluoroalkylene group) is preferable. ). Specific examples of these include the monomers shown below.
CF 2 =CFOCF 2 CF 2 SO 2 F,
CF2 = CFOCF2CF ( CF3 ) OCF2CF2SO2F ,
CF2 = CFOCF2CF ( CF3 ) OCF2CF2CF2SO2F ,
CF2 =CF ( CF2 ) 2SO2F ,
CF 2 =CFO [CF 2 CF (CF 3 ) O] 2 CF 2 CF 2 SO 2 F,
CF2 = CFOCF2CF ( CF2OCF3 ) OCF2CF2SO2F .

これらの中でも、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CF2SO2F、及びCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2Fがより好ましい。 Among these, CF2 = CFOCF2CF ( CF3 ) OCF2CF2CF2SO2F and CF2 = CFOCF2CF ( CF3 ) OCF2CF2SO2F are more preferable .

これら単量体から得られる共重合体は、フッ化エチレンの単独重合及び共重合に対して開発された重合法、特にテトラフルオロエチレンに対して用いられる一般的な重合方法によって製造することができる。例えば、非水性法においては、パーフルオロ炭化水素、クロロフルオロカーボン等の不活性溶媒を用い、パーフルオロカーボンパーオキサイドやアゾ化合物等のラジカル重合開始剤の存在下で、温度0~200℃、圧力0.1~20MPaの条件下で、重合反応を行うことができる。 Copolymers obtained from these monomers can be produced by polymerization methods developed for the homopolymerization and copolymerization of fluorinated ethylene, and in particular by the general polymerization methods used for tetrafluoroethylene. . For example, in the non-aqueous method, an inert solvent such as perfluorohydrocarbon or chlorofluorocarbon is used in the presence of a radical polymerization initiator such as perfluorocarbon peroxide or an azo compound at a temperature of 0 to 200°C and a pressure of 0. The polymerization reaction can be carried out under conditions of 1 to 20 MPa.

上記共重合において、上記単量体の組み合わせの種類及びその割合は、特に限定されず、得られる含フッ素系重合体に付与したい官能基の種類及び量によって選択決定される。例えば、カルボン酸基のみを含有する含フッ素系重合体とする場合、上記第1群及び第2群から各々少なくとも1種の単量体を選択して共重合させればよい。また、スルホン酸基のみを含有する含フッ素系重合体とする場合、上記第1群及び第3群の単量体から各々少なくとも1種の単量体を選択して共重合させればよい。さらに、カルボン酸基及びスルホン酸基を有する含フッ素系重合体とする場合、上記第1群、第2群及び第3群の単量体から各々少なくとも1種の単量体を選択して共重合させればよい。この場合、上記第1群及び第2群よりなる共重合体と、上記第1群及び第3群よりなる共重合体とを、別々に重合し、後に混合することによっても目的の含フッ素系重合体を得ることができる。また、各単量体の混合割合は、特に限定されないが、単位重合体当たりの官能基の量を増やす場合、上記第2群及び第3群より選ばれる単量体の割合を増加させればよい。 In the above copolymerization, the types and proportions of the combinations of the monomers are not particularly limited, and are selected and determined depending on the types and amounts of functional groups desired to be imparted to the resulting fluorine-containing polymer. For example, in the case of producing a fluorine-containing polymer containing only carboxylic acid groups, at least one monomer from each of the first group and the second group may be selected and copolymerized. Furthermore, in the case of producing a fluorine-containing polymer containing only sulfonic acid groups, at least one monomer from each of the first group and third group may be selected and copolymerized. Furthermore, when preparing a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group and a sulfonic acid group, at least one monomer is selected from each of the monomers of the first group, the second group, and the third group. All you have to do is polymerize. In this case, the desired fluorine-containing system can also be obtained by separately polymerizing the copolymer consisting of the first group and the second group and the copolymer consisting of the first group and the third group, and then mixing them together. Polymers can be obtained. The mixing ratio of each monomer is not particularly limited, but if the amount of functional groups per unit polymer is increased, the ratio of monomers selected from the second group and the third group may be increased. good.

含フッ素系共重合体の総イオン交換容量は特に限定されないが、0.5~2.0mg当量/gであることが好ましく、0.6~1.5mg当量/gであることがより好ましい。ここで、総イオン交換容量とは、乾燥樹脂の単位重量あたりの交換基の当量のことをいい、中和滴定等によって測定することができる。 The total ion exchange capacity of the fluorine-containing copolymer is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 2.0 mg equivalent/g, more preferably 0.6 to 1.5 mg equivalent/g. Here, the total ion exchange capacity refers to the equivalent amount of exchange groups per unit weight of dry resin, and can be measured by neutralization titration or the like.

イオン交換膜1の膜本体1aにおいては、スルホン酸基を有する含フッ素系重合体を含むスルホン酸層3と、カルボン酸基を有する含フッ素系重合体を含むカルボン酸層2とが積層されている。このような層構造の膜本体1aとすることで、ナトリウムイオン等の陽イオンの選択的透過性を一層向上させることができる。 In the membrane body 1a of the ion exchange membrane 1, a sulfonic acid layer 3 containing a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group and a carboxylic acid layer 2 containing a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group are laminated. There is. By providing the membrane main body 1a with such a layered structure, the selective permeability of cations such as sodium ions can be further improved.

イオン交換膜1を電解槽に配置する場合、通常、スルホン酸層3が電解槽の陽極側に、カルボン酸層2が電解槽の陰極側に、それぞれ位置するように配置する。 When the ion exchange membrane 1 is placed in an electrolytic cell, the sulfonic acid layer 3 is usually placed on the anode side of the electrolytic cell, and the carboxylic acid layer 2 is placed on the cathode side of the electrolytic cell.

スルホン酸層3は、電気抵抗が低い材料から構成されていることが好ましく、膜強度の観点から、膜厚がカルボン酸層2より厚いことが好ましい。スルホン酸層3の膜厚は、好ましくはカルボン酸層2の2~25倍であり、より好ましくは3~15倍である。 The sulfonic acid layer 3 is preferably made of a material with low electrical resistance, and is preferably thicker than the carboxylic acid layer 2 from the viewpoint of film strength. The thickness of the sulfonic acid layer 3 is preferably 2 to 25 times that of the carboxylic acid layer 2, more preferably 3 to 15 times.

カルボン酸層2は、膜厚が薄くても高いアニオン排除性を有するものであることが好ましい。ここでいうアニオン排除性とは、イオン交換膜1へのアニオンの侵入や透過を妨げようとする性質をいう。アニオン排除性を高くするためには、スルホン酸層に対し、イオン交換容量の小さいカルボン酸層を配すること等が有効である。 It is preferable that the carboxylic acid layer 2 has high anion exclusion properties even if it is thin. The anion-excluding property herein refers to the property of preventing anions from entering or permeating the ion exchange membrane 1. In order to improve the anion exclusion property, it is effective to arrange a carboxylic acid layer with a small ion exchange capacity in place of the sulfonic acid layer.

スルホン酸層3に用いる含フッ素系重合体としては、例えば、第3群の単量体としてCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2Fを用いて得られた重合体が好適である。 As the fluorine-containing polymer used for the sulfonic acid layer 3, for example, a polymer obtained using CF 2 =CFOCF 2 CF (CF 3 )OCF 2 CF 2 SO 2 F as the third group monomer is used. suitable.

カルボン酸層2に用いる含フッ素系重合体としては、例えば、第2群の単量体としてCF2=CFOCF2CF(CF2)O(CF22COOCH3を用いて得られた重合体が好適である。 Examples of the fluorine-containing polymer used in the carboxylic acid layer 2 include a polymer obtained using CF 2 =CFOCF 2 CF(CF 2 )O(CF 2 ) 2 COOCH 3 as the second group monomer. is suitable.

(コーティング層)
イオン交換膜は、膜本体の少なくとも一方面上にコーティング層を有することが好ましい。また、図8に示すとおり、イオン交換膜1においては、膜本体1aの両面上にそれぞれコーティング層11a及び11bが形成されている。
コーティング層は無機物粒子と結合剤とを含む。
(coating layer)
The ion exchange membrane preferably has a coating layer on at least one side of the membrane body. Further, as shown in FIG. 8, in the ion exchange membrane 1, coating layers 11a and 11b are formed on both surfaces of the membrane body 1a, respectively.
The coating layer includes inorganic particles and a binder.

無機物粒子の平均粒径は、0.90μm以上であることがより好ましい。無機物粒子の平均粒径が0.90μm以上であると、ガス付着だけでなく不純物への耐久性が極めて向上する。すなわち、無機物粒子の平均粒径を大きくしつつ、且つ上述の比表面積の値を満たすようにすることで、特に顕著な効果が得られるようになる。このような平均粒径と比表面積を満たすため、不規則状の無機物粒子が好ましい。溶融により得られる無機物粒子、原石粉砕により得られる無機物粒子を用いることができる。好ましくは原石粉砕により得られる無機物粒子を好適に用いることができる。 The average particle size of the inorganic particles is more preferably 0.90 μm or more. When the average particle size of the inorganic particles is 0.90 μm or more, durability against not only gas adhesion but also impurities is extremely improved. That is, a particularly remarkable effect can be obtained by increasing the average particle size of the inorganic particles and satisfying the above-mentioned specific surface area value. In order to satisfy such average particle diameter and specific surface area, irregularly shaped inorganic particles are preferable. Inorganic particles obtained by melting and inorganic particles obtained by crushing ore can be used. Preferably, inorganic particles obtained by pulverizing raw stones can be suitably used.

また、無機物粒子の平均粒径は、2μm以下とすることができる。無機物粒子の平均粒径が2μm以下であれば、無機物粒子によって膜が損傷することを防止できる。無機物粒子の平均粒径は、より好ましくは、0.90~1.2μmである。 Further, the average particle size of the inorganic particles can be 2 μm or less. If the average particle size of the inorganic particles is 2 μm or less, the film can be prevented from being damaged by the inorganic particles. The average particle size of the inorganic particles is more preferably 0.90 to 1.2 μm.

ここで、平均粒径は、粒度分布計(「SALD2200」島津製作所)によって測定することができる。 Here, the average particle size can be measured using a particle size distribution meter ("SALD2200" manufactured by Shimadzu Corporation).

無機物粒子の形状は、不規則形状であることが好ましい。不純物への耐性がより向上する。また、無機物粒子の粒度分布は 、ブロードであることが好ましい。 The shape of the inorganic particles is preferably irregular. Resistance to impurities is further improved. Further, the particle size distribution of the inorganic particles is preferably broad.

無機物粒子は、周期律表第IV族元素の酸化物、周期律表第IV族元素の窒化物、及び周期律表第IV族元素の炭化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の無機物を含むことが好ましい。より好ましくは、耐久性の観点から、酸化ジルコニウムの粒子である。 The inorganic particles may contain at least one inorganic substance selected from the group consisting of oxides of Group IV elements of the Periodic Table, nitrides of Group IV elements of the Periodic Table, and carbides of Group IV elements of the Periodic Table. preferable. More preferred are zirconium oxide particles from the viewpoint of durability.

この無機物粒子は、無機物粒子の原石を粉砕されることにより製造された無機物粒子であるか、または、無機物粒子の原石を溶融して精製することによって、粒子の径が揃った球状の粒子を無機物粒子であることが好ましい。 These inorganic particles are inorganic particles manufactured by crushing ore of inorganic particles, or by melting and refining the ore of inorganic particles, spherical particles with uniform particle diameters are made into inorganic particles. Preferably they are particles.

原石粉砕方法としては、特に限定されないが、ボールミル、ビーズミル、コロイドミル、コニカルミル、ディスクミル、エッジミル、製粉ミル、ハンマーミル、ペレットミル、VSIミル、ウィリーミル、ローラーミル、ジェットミルなどが挙げられる。また、粉砕後、洗浄されることが好ましく、そのとき洗浄方法としては、酸処理されることが好ましい。それによって、無機物粒子の表面に付着した鉄等の不純物を削減することができる。 The raw stone pulverization method includes, but is not particularly limited to, a ball mill, a bead mill, a colloid mill, a conical mill, a disk mill, an edge mill, a flour mill, a hammer mill, a pellet mill, a VSI mill, a Willie mill, a roller mill, a jet mill, and the like. Further, it is preferable to wash the powder after pulverization, and in this case, acid treatment is preferable as the washing method. Thereby, impurities such as iron adhering to the surface of the inorganic particles can be reduced.

コーティング層は結合剤を含むことが好ましい。結合剤は、無機物粒子をイオン交換膜の表面に保持して、コーティング層を成す成分である。結合剤は、電解液や電解による生成物への耐性の観点から、含フッ素系重合体を含むことが好ましい。 Preferably, the coating layer includes a binder. The binder is a component that holds inorganic particles on the surface of the ion exchange membrane to form a coating layer. It is preferable that the binder contains a fluorine-containing polymer from the viewpoint of resistance to electrolyte solutions and products caused by electrolysis.

結合剤としては、電解液や電解による生成物への耐性、及び、イオン交換膜の表面への接着性の観点から、カルボン酸基又はスルホン酸基を有する含フッ素系重合体であることがより好ましい。スルホン酸基を有する含フッ素重合体を含む層(スルホン酸層)上にコーティング層を設ける場合、当該コーティング層の結合剤としては、スルホン酸基を有する含フッ素系重合体を用いることがさらに好ましい。また、カルボン酸基を有する含フッ素重合体を含む層(カルボン酸層)上にコーティング層を設ける場合、当該コーティング層の結合剤としては、カルボン酸基を有する含フッ素系重合体を用いることがさらに好ましい。 As the binder, a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group or a sulfonic acid group is preferable from the viewpoint of resistance to electrolytic solution and products caused by electrolysis and adhesion to the surface of the ion exchange membrane. preferable. When a coating layer is provided on a layer containing a fluoropolymer having a sulfonic acid group (sulfonic acid layer), it is more preferable to use a fluoropolymer having a sulfonic acid group as a binder for the coating layer. . Furthermore, when a coating layer is provided on a layer containing a fluoropolymer having a carboxylic acid group (carboxylic acid layer), a fluoropolymer having a carboxylic acid group may be used as a binder for the coating layer. More preferred.

コーティング層中、無機物粒子の含有量は40~90質量%であることが好ましく、50~90質量%であることがより好ましい。また、結合剤の含有量は、10~60質量%であることが好ましく、10~50質量%であることがより好ましい。 The content of inorganic particles in the coating layer is preferably 40 to 90% by mass, more preferably 50 to 90% by mass. Further, the content of the binder is preferably 10 to 60% by mass, more preferably 10 to 50% by mass.

イオン交換膜におけるコーティング層の分布密度は、1cm2当り0.05~2mgであることが好ましい。また、イオン交換膜が表面に凹凸形状を有する場合には、コーティング層の分布密度は、1cm2当り0.5~2mgであることが好ましい。 The distribution density of the coating layer in the ion exchange membrane is preferably 0.05 to 2 mg/cm 2 . Further, when the ion exchange membrane has an uneven surface, the distribution density of the coating layer is preferably 0.5 to 2 mg/cm 2 .

コーティング層を形成する方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることがきる。例えば、無機物粒子を結合剤を含む溶液に分散したコーティング液を、スプレー等により塗布する方法が挙げられる。 The method for forming the coating layer is not particularly limited, and any known method can be used. For example, a method may be used in which a coating liquid in which inorganic particles are dispersed in a solution containing a binder is applied by spraying or the like.

(強化芯材)
イオン交換膜は、膜本体の内部に配置された強化芯材を有することが好ましい。
(Reinforced core material)
Preferably, the ion exchange membrane has a reinforcing core disposed inside the membrane body.

強化芯材は、イオン交換膜の強度や寸法安定性を強化する部材である。強化芯材を膜本体の内部に配置させることで、特に、イオン交換膜の伸縮を所望の範囲に制御することができる。かかるイオン交換膜は、電解時等において、必要以上に伸縮せず、長期に優れた寸法安定性を維持することができる。 The reinforcing core material is a member that enhances the strength and dimensional stability of the ion exchange membrane. By arranging the reinforcing core material inside the membrane main body, the expansion and contraction of the ion exchange membrane can be particularly controlled within a desired range. Such an ion exchange membrane does not expand or contract more than necessary during electrolysis or the like, and can maintain excellent dimensional stability over a long period of time.

強化芯材の構成は、特に限定されず、例えば、強化糸と呼ばれる糸を紡糸して形成させてもよい。ここでいう強化糸とは、強化芯材を構成する部材であって、イオン交換膜に所望の寸法安定性及び機械的強度を付与できるものであり、かつ、イオン交換膜中で安定に存在できる糸のことをいう。かかる強化糸を紡糸した強化芯材を用いることにより、一層優れた寸法安定性及び機械的強度をイオン交換膜に付与することができる。 The structure of the reinforcing core material is not particularly limited, and may be formed by spinning a thread called reinforcing thread, for example. The reinforcing thread here is a member that constitutes the reinforcing core material, and is capable of imparting desired dimensional stability and mechanical strength to the ion exchange membrane, and can stably exist in the ion exchange membrane. It refers to thread. By using a reinforcing core material obtained by spinning such reinforcing yarns, it is possible to impart even better dimensional stability and mechanical strength to the ion exchange membrane.

強化芯材及びこれに用いる強化糸の材料は、特に限定されないが、酸やアルカリ等に耐性を有する材料であることが好ましく、長期にわたる耐熱性、耐薬品性が必要であることから、含フッ素系重合体から成る繊維が好ましい。 The materials for the reinforcing core material and the reinforcing thread used therein are not particularly limited, but they are preferably materials that are resistant to acids and alkalis, and since long-term heat resistance and chemical resistance are required, fluorine-containing materials are preferred. Fibers made of polymers are preferred.

強化芯材に用いられる含フッ素系重合体としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、トリフルオロクロルエチレン-エチレン共重合体及びフッ化ビニリデン重合体(PVDF)等が挙げられる。これらのうち、特に耐熱性及び耐薬品性の観点からは、ポリテトラフルオロエチレンからなる繊維を用いることが好ましい。 Examples of the fluorine-containing polymer used for the reinforcing core material include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), and tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE). , tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, trifluorochloroethylene-ethylene copolymer, and vinylidene fluoride polymer (PVDF). Among these, it is preferable to use fibers made of polytetrafluoroethylene, especially from the viewpoint of heat resistance and chemical resistance.

強化芯材に用いられる強化糸の糸径は、特に限定されないが、好ましくは20~300デニール、より好ましくは50~250デニールである。織り密度(単位長さあたりの打ち込み本数)は、好ましくは5~50本/インチである。強化芯材の形態としては、特に限定されず、例えば、織布、不織布、編布等が用いられるが、織布の形態であることが好ましい。また、織布の厚みは、好ましくは30~250μm、より好ましくは30~150μmのものが使用される。 The diameter of the reinforcing yarn used in the reinforcing core material is not particularly limited, but is preferably 20 to 300 deniers, more preferably 50 to 250 deniers. The weaving density (number of threads per unit length) is preferably 5 to 50 threads/inch. The form of the reinforcing core material is not particularly limited, and for example, woven fabric, nonwoven fabric, knitted fabric, etc. can be used, but the form of woven fabric is preferable. Further, the thickness of the woven fabric used is preferably 30 to 250 μm, more preferably 30 to 150 μm.

織布又は編布は、モノフィラメント、マルチフィラメント又はこれらのヤーン、スリットヤーン等が使用でき、織り方は平織り、絡み織り、編織り、コード織り、シャーサッカ等の種々の織り方が使用できる。 As the woven or knitted fabric, monofilament, multifilament, yarn thereof, slit yarn, etc. can be used, and various weaving methods such as plain weaving, entwining weaving, knitting weaving, cord weaving, and shear sukkah can be used.

膜本体における強化芯材の織り方及び配置は、特に限定されず、イオン交換膜の大きさや形状、イオン交換膜に所望する物性及び使用環境等を考慮して適宜好適な配置とすることができる。 The weaving method and arrangement of the reinforcing core material in the membrane body are not particularly limited, and can be appropriately arranged in consideration of the size and shape of the ion exchange membrane, the desired physical properties of the ion exchange membrane, the usage environment, etc. .

例えば、膜本体の所定の一方向に沿って強化芯材を配置してもよいが、寸法安定性の観点から、所定の第一の方向に沿って強化芯材を配置し、かつ第一の方向に対して略垂直である第二の方向に沿って別の強化芯材を配置することが好ましい。膜本体の縦方向膜本体の内部において、略直行するように複数の強化芯材を配置することで、多方向において一層優れた寸法安定性及び機械的強度を付与することができる。例えば、膜本体の表面において縦方向に沿って配置された強化芯材(縦糸)と横方向に沿って配置された強化芯材(横糸)を織り込む配置が好ましい。縦糸と横糸を交互に浮き沈みさせて打ち込んで織った平織りや、2本の経糸を捩りながら横糸と織り込んだ絡み織り、2本又は数本ずつ引き揃えて配置した縦糸に同数の横糸を打ち込んで織った斜子織り(ななこおり)等とすることが、寸法安定性、機械的強度及び製造容易性の観点からより好ましい。 For example, the reinforcing core material may be arranged along one predetermined direction of the membrane body, but from the viewpoint of dimensional stability, the reinforcing core material may be arranged along a predetermined first direction, and the first Preferably, another reinforcing core is arranged along a second direction that is substantially perpendicular to the direction. By arranging a plurality of reinforcing core materials substantially perpendicularly inside the membrane body in the longitudinal direction of the membrane body, it is possible to provide even better dimensional stability and mechanical strength in multiple directions. For example, it is preferable to weave reinforcing core materials (warp threads) arranged along the longitudinal direction and reinforcing core materials (weft threads) arranged along the transverse direction on the surface of the membrane main body. Plain weave is created by weaving the warp and weft threads in alternating ups and downs, entanglement weave is created by twisting two warp threads and interweaving them with the weft thread, and weaving is created by aligning two or several warp threads with the same number of weft threads. Nanakoori or the like is more preferable from the viewpoints of dimensional stability, mechanical strength, and ease of manufacture.

特に、イオン交換膜のMD方向(Machine Direction方向)及びTD方向(Transverse Direction方向)の両方向に沿って強化芯材が配置されていることが好ましい。すなわち、MD方向とTD方向に平織りされていることが好ましい。ここで、MD方向とは、後述するイオン交換膜の製造工程において、膜本体や各種芯材(例えば、強化芯材、強化糸、後述する犠牲糸等)が搬送される方向(流れ方向)をいい、TD方向とは、MD方向と略垂直の方向をいう。そして、MD方向に沿って織られた糸をMD糸といい、TD方向に沿って織られた糸をTD糸という。通常、電解に用いるイオン交換膜は、矩形状であり、長手方向がMD方向となり、幅方向がTD方向となることが多い。MD糸である強化芯材とTD糸である強化芯材を織り込むことで、多方向において一層優れた寸法安定性及び機械的強度を付与することができる。 In particular, it is preferable that the reinforcing core material is arranged along both the MD direction (Machine Direction direction) and the TD direction (Transverse Direction direction) of the ion exchange membrane. That is, it is preferable that the fabric is plain woven in the MD direction and the TD direction. Here, the MD direction refers to the direction (flow direction) in which the membrane body and various core materials (e.g., reinforced core material, reinforced yarn, sacrificial yarn described later) are conveyed in the ion exchange membrane manufacturing process described later. The TD direction refers to a direction substantially perpendicular to the MD direction. The yarn woven along the MD direction is referred to as MD yarn, and the yarn woven along the TD direction is referred to as TD yarn. Usually, the ion exchange membrane used for electrolysis has a rectangular shape, and the longitudinal direction is often the MD direction, and the width direction is often the TD direction. By weaving a reinforcing core material that is an MD yarn and a reinforcing core material that is a TD yarn, it is possible to provide even more excellent dimensional stability and mechanical strength in multiple directions.

強化芯材の配置間隔は、特に限定されず、イオン交換膜に所望する物性及び使用環境等を考慮して適宜好適な配置とすることができる。 The arrangement interval of the reinforcing core material is not particularly limited, and can be appropriately arranged in consideration of the desired physical properties of the ion exchange membrane, usage environment, etc.

強化芯材の開口率は、特に限定されず、好ましくは30%以上、より好ましくは50%以上90%以下である。開口率は、イオン交換膜の電気化学的性質の観点からは30%以上が好ましく、イオン交換膜の機械的強度の観点からは90%以下が好ましい。 The aperture ratio of the reinforcing core material is not particularly limited, and is preferably 30% or more, more preferably 50% or more and 90% or less. The aperture ratio is preferably 30% or more from the viewpoint of electrochemical properties of the ion exchange membrane, and preferably 90% or less from the viewpoint of the mechanical strength of the ion exchange membrane.

強化芯材の開口率とは、膜本体のいずれか一方の表面の面積(A)におけるイオン等の物質(電解液及びそれに含有される陽イオン(例えば、ナトリウムイオン))が通過できる表面の総面積(B)の割合(B/A)をいう。イオン等の物質が通過できる表面の総面積(B)とは、イオン交換膜において、陽イオンや電解液等が、イオン交換膜に含まれる強化芯材等によって遮断されない領域の総面積ということができる。 The aperture ratio of the reinforcing core material is the total surface area through which substances such as ions (electrolytic solution and cations contained therein (e.g., sodium ions)) can pass through in the area (A) of either surface of the membrane body. It refers to the ratio (B/A) of area (B). The total surface area (B) through which substances such as ions can pass is the total area of the ion exchange membrane where cations, electrolytes, etc. are not blocked by the reinforcing core material contained in the ion exchange membrane. can.

図9は、イオン交換膜を構成する強化芯材の開口率を説明するための概略図である。図9はイオン交換膜の一部を拡大し、その領域内における強化芯材21a及び21bの配置のみを図示しているものであり、他の部材については図示を省略している。 FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the aperture ratio of the reinforcing core material constituting the ion exchange membrane. FIG. 9 is an enlarged view of a part of the ion exchange membrane, showing only the arrangement of the reinforcing core materials 21a and 21b within the area, and illustration of other members is omitted.

縦方向に沿って配置された強化芯材21aと横方向に配置された強化芯材21bによって囲まれた領域であって、強化芯材の面積も含めた領域の面積(A)から強化芯材の総面積(C)を減じることにより、上述した領域の面積(A)におけるイオン等の物質が通過できる領域の総面積(B)を求めることができる。すなわち、開口率は、下記式(I)により求めることができる。
開口率=(B)/(A)=((A)-(C))/(A) …(I)
The reinforced core material is a region surrounded by the reinforced core material 21a arranged along the vertical direction and the reinforced core material 21b arranged in the horizontal direction, and is calculated from the area (A) of the region including the area of the reinforced core material. By subtracting the total area (C) of the area (A), the total area (B) of the area through which substances such as ions can pass can be determined. That is, the aperture ratio can be determined by the following formula (I).
Aperture ratio = (B) / (A) = ((A) - (C)) / (A) ... (I)

強化芯材の中でも、特に好ましい形態は、耐薬品性及び耐熱性の観点から、PTFEを含むテープヤーン又は高配向モノフィラメントである。具体的には、PTFEからなる高強度多孔質シートをテープ状にスリットしたテープヤーン、又はPTFEからなる高度に配向したモノフィラメントの50~300デニールを使用し、かつ、織り密度が10~50本/インチである平織りであり、その厚みが50~100μmの範囲である強化芯材であることがより好ましい。かかる強化芯材を含むイオン交換膜の開口率は60%以上であることが更に好ましい。 Among the reinforcing core materials, from the viewpoint of chemical resistance and heat resistance, tape yarns or highly oriented monofilaments containing PTFE are particularly preferred. Specifically, a tape yarn made by slitting a high-strength porous sheet made of PTFE into a tape shape, or a highly oriented monofilament made of PTFE of 50 to 300 denier is used, and the weave density is 10 to 50 pieces per yarn. It is more preferable that the reinforcing core material is a plain weave with a thickness of 50 to 100 μm. It is more preferable that the ion exchange membrane including such a reinforcing core material has an aperture ratio of 60% or more.

強化糸の形状としては、丸糸、テープ状糸等が挙げられる。 Examples of the shape of the reinforcing thread include round thread, tape-like thread, and the like.

(連通孔)
イオン交換膜は、膜本体の内部に連通孔を有することが好ましい。
(Communication hole)
The ion exchange membrane preferably has communication holes inside the membrane body.

連通孔とは、電解の際に発生するイオンや電解液の流路となり得る孔をいう。また、連通孔とは、膜本体内部に形成されている管状の孔であり、後述する犠牲芯材(又は犠牲糸)が溶出することで形成される。連通孔の形状や径等は、犠牲芯材(犠牲糸)の形状や径を選択することによって制御することができる。 The communication hole refers to a hole that can serve as a flow path for ions and electrolyte generated during electrolysis. Further, the communicating hole is a tubular hole formed inside the membrane main body, and is formed by elution of a sacrificial core material (or sacrificial thread) to be described later. The shape, diameter, etc. of the communication hole can be controlled by selecting the shape and diameter of the sacrificial core material (sacrificial yarn).

イオン交換膜に連通孔を形成することで、電解の際に電解液の移動性を確保できる。連通孔の形状は特に限定されないが、後述する製法によれば、連通孔の形成に用いられる犠牲芯材の形状とすることができる。 By forming communicating holes in the ion exchange membrane, mobility of the electrolytic solution can be ensured during electrolysis. Although the shape of the communication hole is not particularly limited, it can be made into the shape of the sacrificial core material used to form the communication hole according to the manufacturing method described below.

連通孔は、強化芯材の陽極側(スルホン酸層側)と陰極側(カルボン酸層側)を交互に通過するように形成されることが好ましい。かかる構造とすることで、強化芯材の陰極側に連通孔が形成されている部分では、連通孔に満たされている電解液を通して輸送されたイオン(例えば、ナトリウムイオン)が、強化芯材の陰極側にも流れることができる。その結果、陽イオンの流れが遮蔽されることがないため、イオン交換膜の電気抵抗を更に低くすることができる。 The communicating holes are preferably formed so as to alternately pass through the anode side (sulfonic acid layer side) and the cathode side (carboxylic acid layer side) of the reinforced core material. With this structure, in the part where the communication hole is formed on the cathode side of the reinforced core material, ions (for example, sodium ions) transported through the electrolyte filled in the communication hole are transferred to the reinforced core material. It can also flow to the cathode side. As a result, since the flow of cations is not blocked, the electrical resistance of the ion exchange membrane can be further lowered.

連通孔は、イオン交換膜を構成する膜本体の所定の一方向のみに沿って形成されていてもよいが、より安定した電解性能を発揮するという観点から、膜本体の縦方向と横方向との両方向に形成されていることが好ましい。 The communication holes may be formed along only one predetermined direction of the membrane body constituting the ion exchange membrane, but from the viewpoint of achieving more stable electrolytic performance, the communication holes may be formed along the vertical and horizontal directions of the membrane body. It is preferable that the grooves are formed in both directions.

〔製造方法〕
イオン交換膜の好適な製造方法としては、以下の(1)工程~(6)工程を有する方法が挙げられる。
(1)工程:イオン交換基、又は、加水分解によりイオン交換基となり得るイオン交換基前駆体を有する含フッ素系重合体を製造する工程。
(2)工程:必要に応じて、複数の強化芯材と、酸又はアルカリに溶解する性質を有し、連通孔を形成する犠牲糸と、を少なくとも織り込むことにより、隣接する強化芯材同士の間に犠牲糸が配置された補強材を得る工程。
(3)工程:イオン交換基、又は、加水分解によりイオン交換基となり得るイオン交換基前駆体を有する前記含フッ素系重合体をフィルム化する工程。
(4)工程:前記フィルムに必要に応じて前記補強材を埋め込んで、前記補強材が内部に配置された膜本体を得る工程。
(5)工程:(4)工程で得られた膜本体を加水分解する工程(加水分解工程)。
(6)工程:(5)工程で得られた膜本体に、コーティング層を設ける工程(コーティング工程)。
〔Production method〕
A preferred method for producing an ion exchange membrane includes a method having the following steps (1) to (6).
(1) Step: A step of producing a fluorine-containing polymer having an ion exchange group or an ion exchange group precursor that can become an ion exchange group by hydrolysis.
(2) Process: If necessary, by weaving at least a plurality of reinforcing core materials and a sacrificial yarn that has the property of dissolving in acid or alkali and forms communication holes, adjacent reinforcing core materials can be bonded together. The process of obtaining reinforcement with sacrificial threads placed between them.
(3) Step: A step of forming a film from the fluorine-containing polymer having an ion exchange group or an ion exchange group precursor that can become an ion exchange group by hydrolysis.
(4) Step: A step of embedding the reinforcing material in the film as necessary to obtain a membrane body in which the reinforcing material is disposed inside.
(5) Step: A step of hydrolyzing the membrane body obtained in step (4) (hydrolysis step).
(6) Step: A step of providing a coating layer on the membrane body obtained in step (5) (coating step).

以下、各工程について詳述する。 Each step will be explained in detail below.

(1)工程:含フッ素系重合体を製造する工程
(1)工程では、上記第1群~第3群に記載した原料の単量体を用いて含フッ素系重合体を製造する。含フッ素系重合体のイオン交換容量を制御するためには、各層を形成する含フッ素系重合体の製造において、原料の単量体の混合比を調整すればよい。
(1) Step: Step of producing a fluorine-containing polymer In the step (1), a fluorine-containing polymer is produced using the raw material monomers listed in the first to third groups above. In order to control the ion exchange capacity of the fluorine-containing polymer, the mixing ratio of the raw material monomers may be adjusted in the production of the fluorine-containing polymer forming each layer.

(2)工程:補強材の製造工程
補強材とは、強化糸を織った織布等である。補強材が膜内に埋め込まれることで、強化芯材を形成する。連通孔を有するイオン交換膜とするときには、犠牲糸も一緒に補強材へ織り込む。この場合の犠牲糸の混織量は、好ましくは補強材全体の10~80質量%、より好ましくは30~70質量%である。犠牲糸を織り込むことにより、強化芯材の目ズレを防止することもできる。
(2) Process: Manufacturing process of reinforcing material The reinforcing material is a woven fabric etc. woven with reinforcing threads. A reinforcing material is embedded within the membrane to form a reinforced core. When forming an ion exchange membrane with communicating holes, sacrificial threads are also woven into the reinforcing material. In this case, the amount of sacrificial yarn mixed is preferably 10 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass of the entire reinforcing material. By weaving sacrificial yarn, it is also possible to prevent the reinforcing core material from shifting.

犠牲糸は、膜の製造工程もしくは電解環境下において溶解性を有するものであり、レーヨン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、セルロース及びポリアミド等が用いられる。また、20~50デニールの太さを有し、モノフィラメント又はマルチフィラメントからなるポリビニルアルコール等も好ましい。 The sacrificial thread is soluble in the membrane manufacturing process or in an electrolytic environment, and rayon, polyethylene terephthalate (PET), cellulose, polyamide, and the like are used. Also preferred is polyvinyl alcohol having a thickness of 20 to 50 deniers and consisting of monofilament or multifilament.

なお、(2)工程において、強化芯材や犠牲糸の配置を調整することにより、開口率や連通孔の配置等を制御することができる。 In addition, in step (2), by adjusting the arrangement of the reinforcing core material and the sacrificial yarn, the aperture ratio, arrangement of the communicating holes, etc. can be controlled.

(3)工程:フィルム化工程
(3)工程では、前記(1)工程で得られた含フッ素系重合体を、押出し機を用いてフィルム化する。フィルムは単層構造でもよいし、上述したように、スルホン酸層とカルボン酸層との2層構造でもよいし、3層以上の多層構造であってもよい。
(3) Step: Film-forming step (3) In the step, the fluorine-containing polymer obtained in step (1) is formed into a film using an extruder. The film may have a single-layer structure, a two-layer structure of a sulfonic acid layer and a carboxylic acid layer as described above, or a multi-layer structure of three or more layers.

フィルム化する方法としては例えば、以下のものが挙げられる。
カルボン酸基を有する含フッ素重合体、スルホン酸基を有する含フッ素重合体をそれぞれ別々にフィルム化する方法。
カルボン酸基を有する含フッ素重合体と、スルホン酸基を有する含フッ素重合体とを共押出しにより、複合フィルムとする方法。
Examples of methods for forming a film include the following.
A method for separately forming films of a fluoropolymer having a carboxylic acid group and a fluoropolymer having a sulfonic acid group.
A method of forming a composite film by coextruding a fluoropolymer having a carboxylic acid group and a fluoropolymer having a sulfonic acid group.

なお、フィルムはそれぞれ複数枚であってもよい。また、異種のフィルムを共押出しすることは、界面の接着強度を高めることに寄与するため、好ましい。 Note that the number of films may be plural. Further, coextruding different types of films is preferable because it contributes to increasing the adhesive strength at the interface.

(4)工程:膜本体を得る工程
(4)工程では、(2)工程で得た補強材を、(3)工程で得たフィルムの内部に埋め込むことで、補強材が内在する膜本体を得る。
(4) Process: Obtaining the membrane body (4) In the step (4), the reinforcing material obtained in step (2) is embedded inside the film obtained in step (3), thereby forming the membrane body in which the reinforcing material is embedded. obtain.

膜本体の好ましい形成方法としては、(i)陰極側に位置するカルボン酸基前駆体(例えば、カルボン酸エステル官能基)を有する含フッ素系重合体(以下、これからなる層を第一層という)と、スルホン酸基前駆体(例えば、スルホニルフルオライド官能基)を有する含フッ素系重合体(以下、これからなる層を第二層という)を共押出し法によってフィルム化し、必要に応じて加熱源及び真空源を用いて、表面上に多数の細孔を有する平板またはドラム上に、透気性を有する耐熱性の離型紙を介して、補強材、第二層/第一層複合フィルムの順に積層して、各重合体が溶融する温度下で減圧により各層間の空気を除去しながら一体化する方法;(ii)第二層/第一層複合フィルムとは別に、スルホン酸基前駆体を有する含フッ素系重合体(第三層)を予め単独でフィルム化し、必要に応じて加熱源及び真空源を用いて、表面上に多数の細孔を有する平板又はドラム上に透気性を有する耐熱性の離型紙を介して、第三層フィルム、強化芯材、第二層/第一層からなる複合フィルムの順に積層して、各重合体が溶融する温度下で減圧により各層間の空気を除去しながら一体化する方法が挙げられる。 A preferred method for forming the membrane body includes (i) a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group precursor (for example, a carboxylic acid ester functional group) located on the cathode side (hereinafter, a layer consisting of this will be referred to as the first layer); and a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group precursor (for example, a sulfonyl fluoride functional group) (hereinafter, a layer consisting of this will be referred to as the second layer) are formed into a film by a coextrusion method, and if necessary, a heating source and Using a vacuum source, the reinforcing material and the second layer/first layer composite film are laminated in this order on a flat plate or drum with a large number of pores on the surface, with an air-permeable, heat-resistant release paper interposed therebetween. (ii) Separately from the second layer/first layer composite film, a method of integrating each polymer while removing air between each layer under a temperature at which each polymer melts; The fluoropolymer (third layer) is made into a film alone in advance, and a heat-resistant, air-permeable film is formed on a flat plate or drum with many pores on the surface using a heating source and a vacuum source as necessary. The third layer film, reinforcing core material, and composite film consisting of the second layer/first layer are laminated in this order via release paper, and the air between each layer is removed under reduced pressure at a temperature where each polymer melts. One method is to integrate the two.

ここで、第一層と第二層とを共押出しすることは、界面の接着強度を高めることに寄与している。 Here, coextruding the first layer and the second layer contributes to increasing the adhesive strength at the interface.

また、減圧下で一体化する方法は、加圧プレス法に比べて、補強材上の第三層の厚みが大きくなる特徴を有している。更に、補強材が膜本体の内面に固定されているため、イオン交換膜の機械的強度が十分に保持できる性能を有している。 Moreover, the method of integrating under reduced pressure has a feature that the thickness of the third layer on the reinforcing material becomes larger than that of the pressure pressing method. Furthermore, since the reinforcing material is fixed to the inner surface of the membrane main body, the ion exchange membrane has the ability to maintain sufficient mechanical strength.

なお、ここで説明した積層のバリエーションは一例であり、所望する膜本体の層構成や物性等を考慮して、適宜好適な積層パターン(例えば、各層の組合せ等)を選択した上で、共押出しすることができる。 Note that the variations in lamination described here are just examples, and after considering the layer structure and physical properties of the desired membrane body, select a suitable lamination pattern (for example, a combination of each layer, etc.), and then perform coextrusion. can do.

なお、イオン交換膜の電気的性能をさらに高める目的で、第一層と第二層との間に、カルボン酸基前駆体とスルホン酸基前駆体の両方を有する含フッ素系重合体からなる第四層をさらに介在させることや、第二層の代わりにカルボン酸基前駆体とスルホン酸基前駆体の両方を有する含フッ素系重合体からなる第四層を用いることも可能である。 In addition, in order to further improve the electrical performance of the ion exchange membrane, a third layer made of a fluorine-containing polymer having both a carboxylic acid group precursor and a sulfonic acid group precursor is added between the first layer and the second layer. It is also possible to further interpose four layers, or to use a fourth layer made of a fluorine-containing polymer having both a carboxylic acid group precursor and a sulfonic acid group precursor instead of the second layer.

第四層の形成方法は、カルボン酸基前駆体を有する含フッ素系重合体と、スルホン酸基前駆体を有する含フッ素系重合体と、を別々に製造した後に混合する方法でもよく、カルボン酸基前駆体を有する単量体とスルホン酸基前駆体を有する単量体とを共重合したものを使用する方法でもよい。 The fourth layer may be formed by separately producing a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group precursor and a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group precursor, and then mixing them. A method using a copolymer of a monomer having a group precursor and a monomer having a sulfonic acid group precursor may be used.

第四層をイオン交換膜の構成とする場合には、第一層と第四層との共押出しフィルムを成形し、第三層と第二層はこれとは別に単独でフィルム化し、前述の方法で積層してもよいし、第一層/第四層/第二層の3層を一度に共押し出しでフィルム化してもよい。 When the fourth layer is configured as an ion exchange membrane, a coextrusion film of the first layer and the fourth layer is formed, and the third layer and the second layer are separately formed into films, and the above-mentioned The layers may be laminated by a method, or the three layers of the first layer/fourth layer/second layer may be formed into a film by coextrusion.

この場合、押出しされたフィルムが流れていく方向が、MD方向である。このようにして、イオン交換基を有する含フッ素系重合体を含む膜本体を、補強材上に形成することができる。 In this case, the direction in which the extruded film flows is the MD direction. In this way, a membrane body containing a fluorine-containing polymer having ion exchange groups can be formed on the reinforcing material.

また、イオン交換膜は、スルホン酸層からなる表面側に、スルホン酸基を有する含フッ素重合体からなる突出した部分、すなわち凸部を有することが好ましい。このような凸部を形成する方法としては、特に限定されず、樹脂表面に凸部を形成する公知の方法を採用することができる。具体的には、例えば、膜本体の表面にエンボス加工を施す方法が挙げられる。例えば、前記した複合フィルムと補強材等とを一体化する際に、予めエンボス加工された離型紙を用いることによって、上記の凸部を形成させることができる。エンボス加工により凸部を形成する場合、凸部の高さや配置密度の制御は、転写するエンボス形状(離型紙の形状)を制御することで行うことができる。 Further, it is preferable that the ion exchange membrane has a protruding portion, that is, a convex portion, made of a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group on the surface side made of the sulfonic acid layer. The method for forming such convex portions is not particularly limited, and any known method for forming convex portions on the resin surface can be employed. Specifically, for example, a method of embossing the surface of the membrane body can be mentioned. For example, when integrating the above-described composite film and the reinforcing material, etc., the above-mentioned convex portions can be formed by using a release paper that has been embossed in advance. When forming convex portions by embossing, the height and arrangement density of the convex portions can be controlled by controlling the emboss shape (shape of release paper) to be transferred.

(5)加水分解工程
(5)工程では、(4)工程で得られた膜本体を加水分解して、イオン交換基前駆体をイオン交換基に変換する工程(加水分解工程)を行う。
(5) Hydrolysis step In the (5) step, the membrane body obtained in the step (4) is hydrolyzed to convert the ion exchange group precursor into an ion exchange group (hydrolysis step).

また、(5)工程では、膜本体に含まれている犠牲糸を酸又はアルカリで溶解除去することで、膜本体に溶出孔を形成させることができる。なお、犠牲糸は、完全に溶解除去されずに、連通孔に残っていてもよい。また、連通孔に残っていた犠牲糸は、イオン交換膜が電解に供された際、電解液により溶解除去されてもよい。 Furthermore, in step (5), elution holes can be formed in the membrane body by dissolving and removing the sacrificial thread contained in the membrane body with acid or alkali. Note that the sacrificial thread may remain in the communication hole without being completely dissolved and removed. Further, the sacrificial thread remaining in the communication hole may be dissolved and removed by an electrolytic solution when the ion exchange membrane is subjected to electrolysis.

犠牲糸は、イオン交換膜の製造工程や電解環境下において、酸又はアルカリに対して溶解性を有するものであり、犠牲糸が溶出することで当該部位に連通孔が形成される。 The sacrificial thread is soluble in acid or alkali during the manufacturing process of the ion exchange membrane or in an electrolytic environment, and when the sacrificial thread is eluted, communication holes are formed in the region.

(5)工程は、酸又はアルカリを含む加水分解溶液に(4)工程で得られた膜本体を浸漬して行うことができる。該加水分解溶液としては、例えば、KOHとDMSO(Dimethyl sulfoxide)とを含む混合溶液を用いることができる。 Step (5) can be carried out by immersing the membrane body obtained in step (4) in a hydrolysis solution containing an acid or an alkali. As the hydrolysis solution, for example, a mixed solution containing KOH and DMSO (dimethyl sulfoxide) can be used.

該混合溶液は、KOHを2.5~4.0N含み、DMSOを25~35質量%含むことが好ましい。 The mixed solution preferably contains 2.5 to 4.0N of KOH and 25 to 35% by mass of DMSO.

加水分解の温度としては、70~100℃であることが好ましい。温度が高いほど、見かけ厚みをより厚くすることができる。より好ましくは、75~100℃である。 The hydrolysis temperature is preferably 70 to 100°C. The higher the temperature, the thicker the apparent thickness can be. More preferably, the temperature is 75 to 100°C.

加水分解の時間としては、10~120分であることが好ましい。時間が長いほど、見かけ厚みをより厚くすることができる。より好ましくは、20~120分である。 The hydrolysis time is preferably 10 to 120 minutes. The longer the time, the thicker the apparent thickness can be. More preferably, it is 20 to 120 minutes.

ここで、犠牲糸を溶出させることで連通孔形成する工程についてより詳細に説明する。図10(a)、(b)は、イオン交換膜の連通孔を形成する方法を説明するための模式図である。 Here, the process of forming communicating holes by eluting the sacrificial thread will be described in more detail. FIGS. 10(a) and 10(b) are schematic diagrams for explaining a method of forming communicating holes in an ion exchange membrane.

図10(a)、(b)では、強化糸52と犠牲糸504aと犠牲糸504aにより形成される連通孔504のみを図示しており、膜本体等の他の部材については、図示を省略している。 In FIGS. 10A and 10B, only the reinforcing thread 52, the sacrificial thread 504a, and the communication hole 504 formed by the sacrificial thread 504a are shown, and other members such as the membrane main body are not shown. ing.

まず、イオン交換膜中で強化芯材を構成することとなる強化糸52と、イオン交換膜中で連通孔504を形成するための犠牲糸504aとを、編み込み補強材とする。そして、(5)工程において犠牲糸504aが溶出することで連通孔504が形成される。 First, the reinforcing yarn 52 that will constitute the reinforcing core material in the ion exchange membrane and the sacrificial yarn 504a for forming the communicating holes 504 in the ion exchange membrane are used as a braided reinforcing material. Then, in step (5), the sacrificial thread 504a is eluted to form the communication hole 504.

上記方法によれば、イオン交換膜の膜本体内において強化芯材、連通孔を如何なる配置とするのかに応じて、強化糸52と犠牲糸504aの編み込み方を調整すればよいため簡便である。 According to the above method, it is simple because the way the reinforcing threads 52 and the sacrificial threads 504a are woven can be adjusted depending on the arrangement of the reinforcing core material and the communicating holes in the membrane body of the ion exchange membrane.

図10(a)では、紙面において縦方向と横方向の両方向に沿って強化糸52と犠牲糸504aを織り込んだ平織りの補強材を例示しているが、必要に応じて補強材における強化糸52と犠牲糸504aの配置を変更することができる。 In FIG. 10(a), a plain weave reinforcing material is illustrated in which reinforcing threads 52 and sacrificial threads 504a are woven along both the longitudinal and lateral directions on the page. The arrangement of the sacrificial thread 504a can be changed.

(6)コーティング工程
(6)工程では、原石粉砕または原石溶融により得られた無機物粒子と、結合剤とを含むコーティング液を調整し、コーティング液を(5)工程で得られたイオン交換膜の表面に塗布及び乾燥させることで、コーティング層を形成することができる。
(6) Coating process In the (6) process, a coating liquid containing inorganic particles obtained by crushing or melting the raw stone and a binder is prepared, and the coating liquid is applied to the ion exchange membrane obtained in the step (5). A coating layer can be formed by applying it to a surface and drying it.

結合剤としては、イオン交換基前駆体を有する含フッ素系重合体を、ジメチルスルホキシド(DMSO)及び水酸化カリウム(KOH)を含む水溶液で加水分解した後、塩酸に浸漬してイオン交換基の対イオンをH+に置換した結合剤(例えば、カルボキシル基又はスルホ基を有する含フッ素系重合体)が好ましい。それによって、後述する水やエタノールに溶解しやすくなるため、好ましい。 As a binder, a fluorine-containing polymer having an ion exchange group precursor is hydrolyzed with an aqueous solution containing dimethyl sulfoxide (DMSO) and potassium hydroxide (KOH), and then immersed in hydrochloric acid to bind the ion exchange groups. A binder in which ions are substituted with H + (for example, a fluorine-containing polymer having a carboxyl group or a sulfo group) is preferred. This is preferable because it becomes easier to dissolve in water and ethanol, which will be described later.

この結合剤を、水とエタノールを混合した溶液に溶解する。なお、水とエタノールの好ましい体積比10:1~1:10であり、より好ましくは、5:1~1:5であり、さらに好ましくは、2:1~1:2である。このようにして得た溶解液中に、無機物粒子をボールミルで分散させてコーティング液を得る。このとき、分散する際の、時間、回転速度を調整することで、粒子の平均粒径等を調整することもできる。なお、無機物粒子と結合剤の好ましい配合量は、前述の通りである。 The binder is dissolved in a solution of water and ethanol. Note that the volume ratio of water to ethanol is preferably 10:1 to 1:10, more preferably 5:1 to 1:5, and even more preferably 2:1 to 1:2. Inorganic particles are dispersed in the solution thus obtained using a ball mill to obtain a coating solution. At this time, the average particle diameter of the particles can also be adjusted by adjusting the time and rotation speed during dispersion. Note that the preferred blending amounts of the inorganic particles and the binder are as described above.

コーティング液中の無機物粒子及び結合剤の濃度については、特に限定されないが、薄いコーティング液とする方が好ましい。それによって、イオン交換膜の表面に均一に塗布することが可能となる。 The concentrations of the inorganic particles and binder in the coating liquid are not particularly limited, but it is preferable to use a thin coating liquid. This makes it possible to uniformly coat the surface of the ion exchange membrane.

また、無機物粒子を分散させる際に、界面活性剤を分散液に添加してもよい。界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤が好ましく、例えば、日油株式会社性HS-210、NS-210、P-210、E-212等が挙げられる。
Further, when dispersing the inorganic particles, a surfactant may be added to the dispersion liquid. As the surfactant, nonionic surfactants are preferred, such as NOF Corporation's HS-210, NS-210, P-210, and E-212.

得られたコーティング液を、スプレー塗布やロール塗工でイオン交換膜表面に塗布することでイオン交換膜が得られる。 An ion exchange membrane can be obtained by applying the obtained coating liquid to the surface of the ion exchange membrane by spray coating or roll coating.

〔微多孔膜〕
本実施形態の微多孔膜としては、前述の通り、電解用電極と積層体とすることができれば、特に限定されず、種々の微多孔膜を適用することができる。
本実施形態の微多孔膜の気孔率は、特に限定されないが、例えば、20~90とすることができ、好ましくは30~85である。上記気孔率は、例えば、下記の式にて算出できる。
気孔率=(1-(乾燥状態の膜重量)/(膜の厚み、幅、長さから算出される体積と膜素材の密度から算出される重量))×100
本実施形態の微多孔膜の平均孔径は、特に限定されないが、例えば、0.01μm~10μとすることができ、好ましくは0.05μm~5μmである。上記平均孔径は、例えば、膜を厚み方向に垂直に切断し、切断面をFE-SEMで観察する。観察される孔の直径を100点程度測定し、平均することで求めることができる。
本実施形態の微多孔膜の厚みは、特に限定されないが、例えば、10μm~1000μmとすることができ、好ましくは50μm~600μmである。上記厚みは、例えば、マイクロメーター(株式会社ミツトヨ製)等を用いて測定することができる。
上述のような微多孔膜の具体例としては、Agfa社製のZirfon Perl UTP 500(本実施形態において、Zirfon膜とも称す)、国際公開第2013-183584号パンフレット、国際公開第2016-203701号パンフレットなどに記載のものが挙げられる。
[Microporous membrane]
As mentioned above, the microporous membrane of this embodiment is not particularly limited as long as it can be formed into a laminate with an electrode for electrolysis, and various microporous membranes can be applied.
The porosity of the microporous membrane of this embodiment is not particularly limited, but may be, for example, 20 to 90, preferably 30 to 85. The above porosity can be calculated using the following formula, for example.
Porosity = (1 - (Dry membrane weight) / (Volume calculated from membrane thickness, width, and length and weight calculated from membrane material density)) x 100
The average pore diameter of the microporous membrane of this embodiment is not particularly limited, but can be, for example, 0.01 μm to 10 μm , preferably 0.05 μm to 5 μm. The above average pore diameter can be determined, for example, by cutting the membrane perpendicularly to the thickness direction and observing the cut surface using FE-SEM. It can be determined by measuring the diameter of the observed pores at about 100 points and averaging them.
The thickness of the microporous membrane of this embodiment is not particularly limited, but can be, for example, 10 μm to 1000 μm, preferably 50 μm to 600 μm. The above thickness can be measured using, for example, a micrometer (manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.).
Specific examples of the above-mentioned microporous membrane include Zirfon Perl UTP 500 manufactured by Agfa (also referred to as Zirfon membrane in this embodiment), International Publication No. 2013-183584 pamphlet, and International Publication No. 2016-203701 pamphlet. Examples include those described in .

本実施形態においては、隔膜が、第1のイオン交換樹脂層と、当該第1のイオン交換樹脂層とは異なるEW(イオン交換当量)を有する第2のイオン交換樹脂層とを含むことが好ましい。また、隔膜が、第1のイオン交換樹脂層と、当該第1のイオン交換樹脂層とは異なる官能基を有する第2のイオン交換樹脂層とを含むことが好ましい。イオン交換当量は導入する官能基によって調整でき、導入しうる官能基については前述したとおりである。 In this embodiment, the diaphragm preferably includes a first ion exchange resin layer and a second ion exchange resin layer having a different EW (ion exchange equivalent) from that of the first ion exchange resin layer. . Moreover, it is preferable that the diaphragm includes a first ion exchange resin layer and a second ion exchange resin layer having a different functional group from that of the first ion exchange resin layer. The ion exchange equivalent can be adjusted depending on the functional group to be introduced, and the functional groups that can be introduced are as described above.

(水電解)
本実施形態の電解槽であって、水電解を行う場合の電解槽は、上述した食塩電解を行う場合の電解槽におけるイオン交換膜を微多孔膜に変更した構成を有するものである。また、供給する原料が水である点において、上述した食塩電解を行う場合の電解槽とは相違するものである。その他の構成については、水電解を行う場合の電解槽も食塩電解を行う場合の電解槽と同様の構成を採用することができる。食塩電解の場合には、陽極室で塩素ガスが発生するため、陽極室の材質はチタンが用いられるが、水電解の場合には、陽極室で酸素ガスが発生するのみであるため、陰極室の材質と同じものを使用できる。例えば、ニッケル等が挙げられる。また、陽極コーティングは酸素発生用の触媒コーティングが適当である。触媒コーティングの例としては、白金族金属および遷移金の金属、酸化物、水酸化物などが挙げられる。例えば、白金、イリジウム、パラジウム、ルテニウム、ニッケル、コバルト、鉄等の元素を使用することができる。
(water electrolysis)
The electrolytic cell of this embodiment, which is used for water electrolysis, has a configuration in which the ion exchange membrane in the electrolytic cell used for salt electrolysis described above is replaced with a microporous membrane. Further, the present invention is different from the electrolytic cell used for the above-mentioned salt electrolysis in that the raw material to be supplied is water. Regarding other configurations, the electrolytic cell for water electrolysis can also have the same structure as the electrolytic cell for salt electrolysis. In the case of salt electrolysis, chlorine gas is generated in the anode chamber, so titanium is used as the material for the anode chamber, but in the case of water electrolysis, oxygen gas is only generated in the anode chamber, so the cathode chamber is made of titanium. The same material can be used. For example, nickel etc. can be mentioned. Further, as the anode coating, a catalyst coating for oxygen generation is suitable. Examples of catalytic coatings include platinum group metals and transition metals , oxides, hydroxides, and the like. For example, elements such as platinum, iridium, palladium, ruthenium, nickel, cobalt, iron, etc. can be used.

[電解槽の製造方法]
本実施形態の電解槽の製造方法は、陽極(以下、「既存陽極」ともいう。)と、前記陽極に対向する陰極(以下、「既存陰極」ともいう。)と、前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜(以下、「既存隔膜」ともいう。)と、前記陰極を前記陽極へ向かう方向に押圧する第1の弾性体(以下、「既存弾性体」ともいう。)と、を備える既存電解槽から、新たな電解槽を製造するための方法であって、前記既存電解槽において、前記隔膜と前記陰極との間に第1の電解用電極を配し、かつ、前記第1の電解用電極と前記陰極との間に第2の弾性体を配する工程(A)を含み、前記第2の弾性体が、前記陽極へ向かう方向に前記第1の電解用電極を押圧する。
上記のように、本実施形態に係る電解槽の製造方法によれば、陰極(すなわち、既存電解槽における既存の陰極)を除去することなく、当該陰極の性能を更新できるだけでなく、さらに第1の弾性体(すなわち、既存電解槽における既存の弾性体)を除去することなく、ゼロギャップ構造を維持するための部材更新が可能となるため、電解セルの取出、搬出、古い電極の除去、古い弾性体の除去、新しい弾性体の設置・固定、新しい電極の設置・固定、電解槽への運搬・設置、といった煩雑な作業を伴うことなく、電解槽における部材の更新の際の作業効率を向上させることができる。
[Manufacturing method of electrolytic cell]
The method for manufacturing an electrolytic cell according to the present embodiment includes an anode (hereinafter also referred to as "existing anode"), a cathode facing the anode (hereinafter also referred to as "existing cathode"), and an anode and a cathode. a diaphragm disposed between the two (hereinafter also referred to as "existing diaphragm"); a first elastic body (hereinafter also referred to as "existing elastic body") that presses the cathode in the direction toward the anode; A method for manufacturing a new electrolytic cell from an existing electrolytic cell comprising: a first electrolytic electrode disposed between the diaphragm and the cathode; (A) disposing a second elastic body between the first electrolysis electrode and the cathode, the second elastic body pressing the first electrolysis electrode in a direction toward the anode; do.
As described above, according to the method for manufacturing an electrolytic cell according to the present embodiment, not only can the performance of the cathode be updated without removing the cathode (that is, the existing cathode in the existing electrolytic cell), but also the first This makes it possible to replace parts to maintain the zero gap structure without removing the elastic body of the existing electrolytic cell (i.e., the existing elastic body in the existing electrolytic cell). Improves work efficiency when replacing parts in an electrolytic cell without the need for complicated work such as removing the elastic body, installing and fixing a new elastic body, installing and fixing a new electrode, and transporting and installing it in the electrolytic cell. can be done.

本実施形態において、既存電解槽は、陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、前記陰極を前記陽極へ向かう方向に押圧する第1の弾性体とを構成部材として含むものであり、換言すると、電解セルを含むものである。既存電解槽は、上記した構成部材を含む限り特に限定されず、種々公知の構成を適用することができる。なお、既存電解槽における陽極は、後述する第2の電解用電極と接している場合、実質的には給電体として機能するものであり、第2の電解用電極と接していない場合、それ自体が陽極として機能するものである。同様に、既存電解槽における陰極は、第1の電解用電極と接している場合、実質的には給電体として機能するものであり、第1の電解用電極と接していない場合、それ自体が陰極として機能するものである。ここで、本実施形態及び後述する第2実施形態において、給電体とは、劣化した電極(すなわち既存電極)や、触媒コーティングがされていない電極等を意味する。 In this embodiment, the existing electrolytic cell includes an anode, a cathode facing the anode, a diaphragm disposed between the anode and the cathode, and a first diaphragm that presses the cathode in a direction toward the anode. In other words, it includes an electrolytic cell. The existing electrolytic cell is not particularly limited as long as it includes the above-mentioned constituent members, and various known structures can be applied to the existing electrolytic cell. Note that when the anode in the existing electrolytic cell is in contact with the second electrolysis electrode described later, it essentially functions as a power supply, and when it is not in contact with the second electrolysis electrode, it functions as a power supply itself. functions as an anode. Similarly, when the cathode in an existing electrolytic cell is in contact with the first electrolytic electrode, it essentially functions as a power supply, and when it is not in contact with the first electrolytic electrode, it functions as a power supply itself. It functions as a cathode. Here, in this embodiment and a second embodiment described later, the power supply body means a deteriorated electrode (that is, an existing electrode), an electrode without catalyst coating, or the like.

本実施形態において、新たな電解槽は、既存電解槽において既に陽極又は陰極として機能している部材に加えて、第2の弾性体と第1の電解用電極とを更に備えるものであり、全体的な更新の観点から、好ましくは第2の弾性体と第1の電解用電極と新たな隔膜とを含む積層体を更に備えるものであり、より好ましくは第2の弾性体と第1の電解用電極と新たな隔膜と第2の電解用電極とを含む積層体を更に備えるものである。すなわち、新たな電解槽の製造の際に配される第1の電解用電極は、陰極として機能するものであり、第2の電解用電極は陽極として機能するものであり、これらは既存電解槽における陰極及び陽極とは別体である。本実施形態では、既存電解槽の運転に伴って陽極及び/又は陰極として機能する電解用電極の電解性能が劣化した場合であっても、劣化した電解用電極をこれとは別体の新たな電解用電極に交換することで、陽極及び/又は陰極の性能を更新することができる。さらに、上述した積層体を用いる場合、既存隔膜が新たな隔膜に交換されることとなるため、運転に伴って性能が劣化した隔膜の性能も同時に更新することができる。本実施形態及び後述する第2実施形態において、「更新」とは、電解槽における各部品の性能を更新することを意味し、より詳細には、既存電解槽が運転に供される前に有していた初期性能と同等の性能にする、又は、当該初期性能よりも高い性能とすることを意味する。 In this embodiment, the new electrolytic cell further includes a second elastic body and a first electrolytic electrode in addition to the members already functioning as an anode or a cathode in the existing electrolytic cell, and the entire electrolytic cell From the viewpoint of renewal, it preferably further includes a laminate including a second elastic body, a first electrolytic electrode, and a new diaphragm, and more preferably a laminate including a second elastic body and a first electrolytic electrode. The apparatus further includes a laminate including an electrode for electrolysis, a new diaphragm, and a second electrode for electrolysis. In other words, the first electrolytic electrode placed when manufacturing a new electrolytic cell functions as a cathode, and the second electrolytic electrode functions as an anode, and these are used in existing electrolytic cells. The cathode and anode are separate bodies. In this embodiment, even if the electrolytic performance of the electrolytic electrode functioning as an anode and/or cathode deteriorates due to operation of an existing electrolytic cell, the deteriorated electrolytic electrode can be replaced with a new electrolytic electrode separate from the electrolytic cell. By replacing the electrode with an electrode for electrolysis, the performance of the anode and/or cathode can be updated. Furthermore, when the above-described laminate is used, the existing diaphragm is replaced with a new diaphragm, so that the performance of the diaphragm whose performance has deteriorated due to operation can be updated at the same time. In this embodiment and the second embodiment described later, "updating" means updating the performance of each part in the electrolytic cell, and more specifically, before the existing electrolytic cell is put into operation. It means to make the performance equivalent to the initial performance, or to make it higher than the initial performance.

本実施形態において、既存電解槽は、「既に運転に供した電解槽」を想定しており、また、新たな電解槽は、「未だ運転に供していない電解槽」を想定している。すなわち、新たな電解槽として製造された電解槽をひとたび運転に供すると、「本実施形態における既存電解槽」となり、この既存電解槽に新たな積層体を配したものは「本実施形態における新たな電解槽」となる。 In this embodiment, the existing electrolytic cell is assumed to be "an electrolytic cell that has already been put into operation", and the new electrolytic cell is assumed to be "an electrolytic cell which is not yet put into operation". In other words, once an electrolytic cell manufactured as a new electrolytic cell is put into operation, it becomes the "existing electrolytic cell in this embodiment", and the existing electrolytic cell with a new laminate is "the new electrolytic cell in this embodiment". "An electrolytic cell."

本実施形態において、既存電解槽における隔膜と新たな隔膜とは、それぞれ、形状・材質・物性において同様とすることができる。したがって、本明細書においては、「本実施形態における隔膜」は、「本実施形態における新たな隔膜」を包含するものとする。 In this embodiment, the diaphragm in the existing electrolytic cell and the new diaphragm can be the same in shape, material, and physical properties. Therefore, in this specification, "the diaphragm in this embodiment" includes "a new diaphragm in this embodiment".

(工程(A))
本実施形態における工程(A)を実施するための一例について、図11を用いて説明する。図11(A)に示すように、既存電解槽においては、陽イオン交換膜51が一方の電解セル50の陰極21側と他方の電解セル50の陽極11側とで挟持されている。ここで、例えば既存電解槽におけるプレス器を操作すること等により、当該挟持を解除し、図11(B)に示すように陰極21と陽イオン交換膜51との間に空隙Sを形成することができる。次いで、この空隙Sに第2の弾性体22’と第1の電解用電極53とを配し、再度プレス器を操作すること等によりこれらを挟持し、図11(C)に示す状態とすることができる。すなわち、図11(C)に示す状態において、陽イオン交換膜51と陰極21との間に第1の電解用電極53が配されており、かつ、第1の電解用電極53と陰極21との間に第2の弾性体22’が配されることとなる。なお、図11(C)に示す状態において、第1の電解用電極53は陰極電極として機能し、かつ、第1の電解用電極53と第2の弾性体22’と陰極21と図示しない第1の弾性体22(図3参照)とは、電気的に接続されることとなる。
第1の電解用電極53と第2の弾性体22’とを配置する順番は特に限定されず、同時に配置してもよいし、いずれか一方を先に配置してもよい。
(Process (A))
An example for implementing step (A) in this embodiment will be described using FIG. 11. As shown in FIG. 11A, in the existing electrolytic cell, the cation exchange membrane 51 is sandwiched between the cathode 21 side of one electrolytic cell 50 and the anode 11 side of the other electrolytic cell 50. Here, for example, by operating a press in the existing electrolytic cell, the sandwiching is released and a gap S is formed between the cathode 21 and the cation exchange membrane 51 as shown in FIG. 11(B). Can be done. Next, the second elastic body 22' and the first electrolytic electrode 53 are arranged in this gap S, and these are sandwiched by operating the press again, etc., to obtain the state shown in FIG. 11(C). be able to. That is, in the state shown in FIG. 11(C), the first electrolysis electrode 53 is disposed between the cation exchange membrane 51 and the cathode 21, and the first electrolysis electrode 53 and the cathode 21 are A second elastic body 22' is disposed between them. Note that in the state shown in FIG. 11C, the first electrolysis electrode 53 functions as a cathode electrode, and the first electrolysis electrode 53, the second elastic body 22', the cathode 21, and a not-shown It will be electrically connected to the first elastic body 22 (see FIG. 3).
The order in which the first electrolysis electrode 53 and the second elastic body 22' are arranged is not particularly limited, and they may be arranged at the same time, or one of them may be arranged first.

(工程(B))
本実施形態における工程(B)を実施するための一例について、図12を用いて説明する。図12(A)に示すように、既存電解槽においては、陽イオン交換膜51が一方の電解セル50の陰極21側と他方の電解セル50の陽極11側とで挟持されている。ここで、例えば既存電解槽におけるプレス器を操作すること等により、当該挟持を解除し、図12(B)に示すように陰極21と陽イオン交換膜51との間、及び陽極11と陽イオン交換膜51との間に各々空隙Sを形成することができる。次いで、陰極21側の空隙Sに第2の弾性体22’と第1の電解用電極53とを配し、陽極11側の空隙Sに第2の電解用電極53’を配し、再度プレス器を操作すること等によりこれらを挟持し、図12(C)に示す状態とすることができる。すなわち、図12(C)に示す状態において、陽イオン交換膜51と陰極21との間に第1の電解用電極53が配されており、かつ、第1の電解用電極53と陰極21との間に第2の弾性体22’が配されており、かつ、陽極11と陽イオン交換膜51との間に第2の電解用電極53’が配されることとなる。なお、図12(C)に示す状態において、第1の電解用電極53は陰極電極として機能し、かつ、第2の電解用電極53’は陽極電極として機能し、かつ、第2の電解用電極53’と陽極11とは電気的に接続され、かつ、第1の電解用電極53と第2の弾性体22’と陰極21と図示しない第1の弾性体22(図3参照)とは電気的に接続されることとなる。
第1の電解用電極53と第2の弾性体22’と第2の電解用電極53’とを配置する順番は特に限定されず、同時に配置してもよいし、いずれか一方を先に配置してもよい。
(Process (B))
An example for implementing step (B) in this embodiment will be described using FIG. 12. As shown in FIG. 12(A), in the existing electrolytic cell, the cation exchange membrane 51 is sandwiched between the cathode 21 side of one electrolytic cell 50 and the anode 11 side of the other electrolytic cell 50. Here, the sandwiching is released by, for example, operating a press in the existing electrolytic cell, and as shown in FIG. A gap S can be formed between the exchange membrane 51 and the exchange membrane 51, respectively. Next, the second elastic body 22' and the first electrolytic electrode 53 are placed in the gap S on the cathode 21 side, the second electrolytic electrode 53' is placed in the gap S on the anode 11 side, and pressed again. By manipulating the container or the like, these can be held and brought into the state shown in FIG. 12(C). That is, in the state shown in FIG. 12(C), the first electrolysis electrode 53 is disposed between the cation exchange membrane 51 and the cathode 21, and the first electrolysis electrode 53 and the cathode 21 are A second elastic body 22' is disposed between the anode 11 and the cation exchange membrane 51, and a second electrolysis electrode 53' is disposed between the anode 11 and the cation exchange membrane 51. Note that in the state shown in FIG. 12(C), the first electrolytic electrode 53 functions as a cathode electrode, the second electrolytic electrode 53' functions as an anode electrode, and the second electrolytic electrode 53' functions as an anode electrode. The electrode 53' and the anode 11 are electrically connected, and the first electrolytic electrode 53, the second elastic body 22', the cathode 21, and the first elastic body 22 (not shown) are connected. It will be electrically connected.
The order in which the first electrolysis electrode 53, the second elastic body 22', and the second electrolysis electrode 53' are arranged is not particularly limited, and they may be arranged at the same time, or one of them may be arranged first. You may.

(サブ工程(a1)~(a2))
本実施形態において、全体的な更新の観点から、工程(A)は、隔膜を除去するサブ工程(a1)と、前記サブ工程(a1)の後、新たな隔膜と前記第1の電解用電極とを含む積層体を、前記第2の弾性体と前記陽極との間に配するサブ工程(a2)とを含むことが好ましい。ここで、サブ工程(a1)~(a2)を実施するための一例について、図13を用いて説明する。図13(A)に示すように、既存電解槽においては、陽イオン交換膜51が一方の電解セル50の陰極21側と他方の電解セル50の陽極11側とで挟持されている。ここで、例えば既存電解槽におけるプレス器を操作すること等により、当該挟持を解除し、さらに陽イオン交換膜51を除去することで、図13(B)に示すように陰極21と陽極11との間に空隙Sを形成することができる。次いで、この空隙Sに、第2の弾性体22’と、第1の電解用電極53と、新たな隔膜としての陽イオン交換膜51’を配し、再度プレス器を操作すること等によりこれらを挟持し、図13(C)に示す状態とすることができる。すなわち、図13(C)に示す状態において、陽イオン交換膜51’と陰極21との間に第1の電解用電極53が配されており、かつ、第1の電解用電極53と陰極21との間に第2の弾性体22’が配されることとなる。なお、図13(C)に示す状態において、第1の電解用電極53は陰極電極として機能し、かつ、第1の電解用電極53と第2の弾性体22’と陰極21と図示しない第1の弾性体22(図3参照)とは、電気的に接続されることとなる。
第1の電解用電極53と第2の弾性体22’と陽イオン交換膜51’とを配置する順番は特に限定されず、同時に配置してもよいし、いずれか一方を先に配置してもよい。ここで、これらを同時に配置する場合、第1の電解用電極53と陽イオン交換膜51’とを含む積層体を用いることが好ましい。更新に係る操作のハンドリング性の観点から、かかる積層体は、本実施形態の電解槽について説明した積層体と同様の構成ないし物性を有することが好ましい。
(Sub-steps (a1) to (a2))
In this embodiment, from the viewpoint of overall updating, step (A) includes a sub-step (a1) of removing the diaphragm, and after the sub-step (a1), a new diaphragm and the first electrolytic electrode are added. It is preferable to include a sub-step (a2) of disposing a laminate comprising the above between the second elastic body and the anode. Here, an example for implementing sub-steps (a1) to (a2) will be described using FIG. 13. As shown in FIG. 13(A), in the existing electrolytic cell, the cation exchange membrane 51 is sandwiched between the cathode 21 side of one electrolytic cell 50 and the anode 11 side of the other electrolytic cell 50. Here, by releasing the sandwiching, for example by operating a press in the existing electrolytic cell, and further removing the cation exchange membrane 51, the cathode 21 and the anode 11 are separated as shown in FIG. 13(B). A gap S can be formed between them. Next, the second elastic body 22', the first electrolytic electrode 53, and the cation exchange membrane 51' as a new diaphragm are arranged in this gap S, and these are removed by operating the press again. can be held in the state shown in FIG. 13(C). That is, in the state shown in FIG. 13(C), the first electrolysis electrode 53 is disposed between the cation exchange membrane 51' and the cathode 21, and the first electrolysis electrode 53 and the cathode 21 A second elastic body 22' is disposed between the two. Note that in the state shown in FIG. 13(C), the first electrolysis electrode 53 functions as a cathode electrode, and the first electrolysis electrode 53, the second elastic body 22', the cathode 21, and a not-shown It will be electrically connected to the first elastic body 22 (see FIG. 3).
The order in which the first electrolytic electrode 53, second elastic body 22', and cation exchange membrane 51' are arranged is not particularly limited, and they may be arranged at the same time, or one of them may be arranged first. Good too. Here, when these are arranged at the same time, it is preferable to use a laminate including the first electrolysis electrode 53 and the cation exchange membrane 51'. From the viewpoint of handleability in updating operations, it is preferable that such a laminate has the same configuration or physical properties as the laminate described for the electrolytic cell of this embodiment.

サブ工程(a1)~(a2)において、第1の電解用電極53と陽イオン交換膜51’とを含む積層体を用いる場合、全体的な更新の観点から、当該積層体は、第2の電解用電極53’を更に含むことが好ましい。上記工程を実施するための一例について、図14を用いて説明する。図14(A)に示すように、既存電解槽においては、陽イオン交換膜51が一方の電解セル50の陰極21側と他方の電解セル50の陽極11側とで挟持されている。ここで、例えば既存電解槽におけるプレス器を操作すること等により、当該挟持を解除し、さらに陽イオン交換膜51を除去することで、図14(B)に示すように陰極21と陽極11との間に空隙Sを形成することができる。次いで、空隙Sに、第1の電解用電極53と新たな隔膜としての陽イオン交換膜51’と第2の電解用電極53’とを含む積層体54と、第2の弾性体22’とを配し、再度プレス器を操作すること等によりこれらを挟持し、図14(C)に示す状態とすることができる。すなわち、図14(C)に示す状態において、陽イオン交換膜51’と陰極21との間に第1の電解用電極53が配されており、かつ、第1の電解用電極53と陰極21との間に第2の弾性体22’が配されており、かつ、陽極11と陽イオン交換膜51’との間に第2の電解用電極53’が配されることとなる。なお、図14(C)に示す状態において、第1の電解用電極53は陰極電極として機能し、かつ、第2の電解用電極53’は陽極電極として機能し、かつ、第2の電解用電極53’と陽極11とは電気的に接続され、かつ、第1の電解用電極53と第2の弾性体22’と陰極21と図示しない第1の弾性体22(図3参照)とは電気的に接続されることとなる。
積層体54と第2の弾性体22’とを配置する順番は特に限定されず、同時に配置してもよいし、いずれか一方を先に配置してもよい。
In the sub-steps (a1) to (a2), when using a laminate including the first electrolytic electrode 53 and the cation exchange membrane 51', from the viewpoint of overall renewal, the laminate is Preferably, it further includes an electrolytic electrode 53'. An example of implementing the above steps will be described using FIG. 14. As shown in FIG. 14(A), in the existing electrolytic cell, the cation exchange membrane 51 is sandwiched between the cathode 21 side of one electrolytic cell 50 and the anode 11 side of the other electrolytic cell 50. Here, by releasing the sandwiching, for example by operating a press in the existing electrolytic cell, and further removing the cation exchange membrane 51, the cathode 21 and the anode 11 are separated as shown in FIG. 14(B). A gap S can be formed between them. Next, in the gap S, a laminate 54 including the first electrolysis electrode 53, a cation exchange membrane 51' as a new diaphragm, and a second electrolysis electrode 53', and a second elastic body 22' are placed. 14(C) can be obtained by disposing these and sandwiching them by operating the press again or the like. That is, in the state shown in FIG. 14(C), the first electrolytic electrode 53 is disposed between the cation exchange membrane 51' and the cathode 21, and the first electrolytic electrode 53 and the cathode 21 A second elastic body 22' is disposed between the anode 11 and the cation exchange membrane 51', and a second electrolysis electrode 53' is disposed between the anode 11 and the cation exchange membrane 51'. In addition, in the state shown in FIG. 14(C), the first electrolytic electrode 53 functions as a cathode electrode, the second electrolytic electrode 53' functions as an anode electrode, and the second electrolytic electrode 53' functions as an anode electrode. The electrode 53' and the anode 11 are electrically connected, and the first electrolytic electrode 53, the second elastic body 22', the cathode 21, and the first elastic body 22 (not shown) are connected. It will be electrically connected.
The order in which the laminate 54 and the second elastic body 22' are arranged is not particularly limited, and they may be arranged at the same time or one of them may be arranged first.

本実施形態において、第1の弾性体の劣化に起因してゼロギャップ構造が失われることを効果的に防止する観点から、第2の弾性体の厚みは、第1の弾性体の厚みよりも大きいことが好ましい。同様の観点から、第2の弾性体の常用面圧が、第1の弾性体の常用面圧よりも大きいことが好ましい。 In this embodiment, from the viewpoint of effectively preventing loss of the zero gap structure due to deterioration of the first elastic body, the thickness of the second elastic body is greater than the thickness of the first elastic body. Preferably larger. From the same viewpoint, it is preferable that the normal surface pressure of the second elastic body is larger than the normal surface pressure of the first elastic body.

<第2実施形態>
ここでは、本実施形態に係る第2の態様(以下、「第2実施形態」ともいう。)について、図15~20を参照しつつ詳細に説明する。
<Second embodiment>
Here, the second aspect of this embodiment (hereinafter also referred to as "second embodiment") will be described in detail with reference to FIGS. 15 to 20.

[電解槽の製造方法]
第2実施形態(以降、特に断りがない限り、<第2実施形態>の項における「本実施形態」は第2実施形態を意味する。)に係る電解槽の製造方法(以下、「本実施形態の方法」ともいう。)は、陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、前記陰極を直接支持する支持体と、を備える既存電解槽から、新たな電解槽を製造するための方法であって、前記既存電解槽において、前記隔膜を、新たな隔膜と第1の電解用電極とを含む積層体に交換し、かつ、前記第1の電解用電極と前記陰極との間に弾性体を配する工程(A)を含み、前記弾性体が、前記陽極へ向かう方向に前記第1の電解用電極を押圧し、前記第1の電解用電極の厚みが120μm以下であり、前記第1の電解用電極と前記弾性体と前記陰極と前記支持体とが、電気的に接続されている。
上記のように構成されているため、本実施形態の方法によれば、ナローギャップ電解槽で使用されていた既存の構造を活かしつつゼロギャップ化を図るだけでなく、既存の隔膜の性能を更新でき、さらに作業効率にも優れる。
[Method of manufacturing electrolytic cell]
The method for manufacturing an electrolytic cell according to the second embodiment (hereinafter, unless otherwise specified, "this embodiment" in the section <Second Embodiment> means the second embodiment) (hereinafter, "this embodiment" means the second embodiment) ) is an existing electrolytic method comprising an anode, a cathode facing the anode, a diaphragm disposed between the anode and the cathode, and a support that directly supports the cathode. A method for manufacturing a new electrolytic cell from a tank, the method comprising: replacing the diaphragm in the existing electrolytic cell with a laminate including a new diaphragm and a first electrolytic electrode; (A) disposing an elastic body between the first electrolysis electrode and the cathode, the elastic body presses the first electrolysis electrode in a direction toward the anode, and the first electrolysis electrode The thickness of the electrolysis electrode is 120 μm or less, and the first electrolysis electrode, the elastic body, the cathode, and the support are electrically connected.
As configured as above, the method of this embodiment not only makes use of the existing structure used in narrow-gap electrolytic cells and achieves zero gap, but also updates the performance of the existing diaphragm. It also has excellent work efficiency.

新たな電解槽は、本実施形態の方法により得られるものであれば特に限定されない。すなわち、本実施形態の電解槽は既存電解槽を改造して得ることができる。以下、既存電解槽の構造を踏まえつつ説明する。 The new electrolytic cell is not particularly limited as long as it can be obtained by the method of this embodiment. That is, the electrolytic cell of this embodiment can be obtained by modifying an existing electrolytic cell. The following is an explanation based on the structure of an existing electrolytic cell.

本実施形態において、新たな電解槽は、既存電解槽(ナローギャップ電解槽)をゼロギャップ化した電解槽であって、未だ運転に供していない電解槽を想定している。また、既存電解槽は、「既に運転に供した電解槽」を想定しており、以下に説明するような構成を有する。 In this embodiment, the new electrolytic cell is an electrolytic cell that is an existing electrolytic cell (narrow-gap electrolytic cell) made into a zero-gap electrolytic cell, and is not yet in operation. Furthermore, the existing electrolytic cell is assumed to be "an electrolytic cell that has already been put into operation" and has a configuration as described below.

[既存電解槽]
本実施形態において、既存電解槽は、陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、前記陰極を直接支持する支持体と、を構成部材として含むものであり、換言すると、少なくとも陽極と陰極と隔膜と支持体とを含む電解セルを備えるものである。既存電解槽は、上記した構成部材を含む限り特に限定されず、種々公知の構成を適用することができる。
[Existing electrolyzer]
In this embodiment, the existing electrolytic cell includes an anode, a cathode facing the anode, a diaphragm disposed between the anode and the cathode, and a support that directly supports the cathode. In other words, it is equipped with an electrolytic cell including at least an anode, a cathode, a diaphragm, and a support. The existing electrolytic cell is not particularly limited as long as it includes the above-mentioned constituent members, and various known structures can be applied to the existing electrolytic cell.

また、本実施形態における新たな電解槽は、既存電解槽における電解セル(既存電解セル)を改造して得られる新たな電解セルを備えるものということもできる。このように、本実施形態における新たな電解槽を製造するに際しては、新たな電解セルが得られることから、本実施形態に係る電解槽の製造方法は、電解セルの製造方法(新たな電解セルを製造する方法)に対応するということができ、より具体的には、本実施形態に係る電解セルの製造方法は、陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、前記陰極を直接支持する支持体と、を備える既存電解セルから、新たな電解セルを製造するための方法であって、前記既存電解セルにおいて、前記隔膜を、新たな隔膜と第1の電解用電極とを含む積層体に交換し、かつ、前記第1の電解用電極と前記陰極との間に弾性体を配する工程(A)を含み、前記弾性体が、前記陽極へ向かう方向に前記第1の電解用電極を押圧し、前記第1の電解用電極の厚みが120μm以下であり、前記第1の電解用電極と前記弾性体と前記陰極と前記支持体とが、電気的に接続されている、ということができる。
上述の観点から、以降の本実施形態に係る電解槽の製造方法に関する説明は、電解セルの製造方法に関する説明として読み替えることができる。
Moreover, the new electrolytic cell in this embodiment can also be said to include a new electrolytic cell obtained by modifying an electrolytic cell (existing electrolytic cell) in an existing electrolytic cell. As described above, since a new electrolytic cell is obtained when manufacturing a new electrolytic cell in this embodiment, the method for manufacturing an electrolytic cell according to this embodiment is similar to the method for manufacturing an electrolytic cell (a new electrolytic cell). More specifically, the method for manufacturing an electrolytic cell according to the present embodiment includes an anode, a cathode facing the anode, and a method for manufacturing an electrolytic cell between the anode and the cathode. A method for manufacturing a new electrolytic cell from an existing electrolytic cell comprising a diaphragm disposed on a diaphragm and a support directly supporting the cathode, the method comprising: A step (A) of replacing the diaphragm with a laminate including a diaphragm and a first electrolysis electrode, and disposing an elastic body between the first electrolysis electrode and the cathode, the elastic body comprising: The first electrolysis electrode is pressed in a direction toward the anode, the first electrolysis electrode has a thickness of 120 μm or less, the first electrolysis electrode, the elastic body, the cathode, and the support. It can be said that they are electrically connected.
From the above-mentioned viewpoint, the following explanation regarding the method for manufacturing an electrolytic cell according to the present embodiment can be read as an explanation regarding the method for manufacturing an electrolytic cell.

以下、隔膜としてイオン交換膜を用い、食塩電解を行う場合を例として、既存電解槽の一実施形態を詳述する。ただし、本実施形態において、既存電解槽及び新たな電解槽は、食塩電解に用いられることに限定されず、例えば、水電解や燃料電池にも用いられる。 Hereinafter, one embodiment of an existing electrolytic cell will be described in detail, taking as an example a case where salt electrolysis is performed using an ion exchange membrane as a diaphragm. However, in this embodiment, the existing electrolytic cell and the new electrolytic cell are not limited to being used for salt electrolysis, but may also be used for water electrolysis and fuel cells, for example.

〔電解セル〕
まず、本実施形態における電解槽の構成単位として使用できる電解セルの一例について説明する。
図15は、電解セル50の模式的断面図である。
図15に示すように、電解セル50は、陽イオン交換膜51と、陽イオン交換膜51及び陽極フレーム24で画成される陽極室60と、陽イオン交換膜51及び陰極フレーム25で画成される陰極室70と、陽極室60に設置された陽極11と、陰極室70に設置された陰極21と、を備えるものであり、陽極11は陽極フレーム24に、陰極21は陰極フレーム25に、それぞれ直接支持されている。すなわち、陽極フレーム24及び陰極フレーム25は、それぞれ、陽極11及び陰極21の支持体として機能している。また、図15において、説明の便宜上、陽イオン交換膜51、陽極フレーム24及び陰極フレーム25を離して示しているが、電解槽に配置された状態では、これらは接触している。ただし、既存電解槽内において、電解セル中の陽イオン交換膜51と陰極21との間にはギャップが存在する。
[Electrolytic cell]
First, an example of an electrolytic cell that can be used as a structural unit of an electrolytic cell in this embodiment will be described.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the electrolytic cell 50.
As shown in FIG. 15, the electrolytic cell 50 includes a cation exchange membrane 51, an anode chamber 60 defined by the cation exchange membrane 51 and the anode frame 24, and an anode chamber 60 defined by the cation exchange membrane 51 and the cathode frame 25. The cathode chamber 70 has a cathode chamber 70, an anode 11 installed in the anode chamber 60, and a cathode 21 installed in the cathode chamber 70. , each directly supported. That is, the anode frame 24 and the cathode frame 25 function as supports for the anode 11 and the cathode 21, respectively. Further, in FIG. 15, for convenience of explanation, the cation exchange membrane 51, anode frame 24, and cathode frame 25 are shown separated, but they are in contact when placed in the electrolytic cell. However, in the existing electrolytic cell, a gap exists between the cation exchange membrane 51 and the cathode 21 in the electrolytic cell.

図16は、電解槽4を示す。図17は、電解槽4を組み立てる工程を示す。
図16に示すように、電解槽4は、直列に接続された複数の電解セル50から構成される。つまり、電解槽4は、直列に配置された複数の電解セル50を備える複極式電解槽である。また、図16~17に示すように、電解槽4は、複数の電解セル50を直列に配置して、プレス器5により連結されることにより組み立てられる。
FIG. 16 shows the electrolytic cell 4. FIG. 17 shows the process of assembling the electrolytic cell 4.
As shown in FIG. 16, the electrolytic cell 4 is composed of a plurality of electrolytic cells 50 connected in series. That is, the electrolytic cell 4 is a bipolar electrolytic cell including a plurality of electrolytic cells 50 arranged in series. Further, as shown in FIGS. 16 and 17, the electrolytic cell 4 is assembled by arranging a plurality of electrolytic cells 50 in series and connecting them with a press 5.

電解槽4は、電源に接続される陽極端子7と陰極端子6とを有する。電解槽4内で直列に連結された複数の電解セル50のうち最も端に位置する電解セル50の陽極11は、陽極端子7に電気的に接続される。電解槽4内で直列に連結された複数の電解セル50のうち陽極端子7の反対側の端に位置する電解セルの陰極21は、陰極端子6に電気的に接続される。電解時の電流は、陽極端子7側から、各電解セル50の陽極及び陰極を経由して、陰極端子6へ向かって流れる。なお、連結した電解セル50の両端には、陽極室のみを有する電解セル(陽極ターミナルセル)と、陰極室のみを有する電解セル(陰極ターミナルセル)を配置してもよい。この場合、その一端に配置された陽極ターミナルセルに陽極端子7が接続され、他の端に配置された陰極ターミナルセルに陰極端子6が接続される。
Electrolytic cell 4 has an anode terminal 7 and a cathode terminal 6 connected to a power source. The anode 11 of the electrolytic cell 50 located at the end of the plurality of electrolytic cells 50 connected in series in the electrolytic cell 4 is electrically connected to the anode terminal 7 . Among the plurality of electrolytic cells 50 connected in series in the electrolytic cell 4 , the cathode 21 of the electrolytic cell located at the end opposite to the anode terminal 7 is electrically connected to the cathode terminal 6 . Current during electrolysis flows from the anode terminal 7 side toward the cathode terminal 6 via the anode and cathode of each electrolysis cell 50. Note that an electrolytic cell having only an anode chamber (anode terminal cell) and an electrolytic cell having only a cathode chamber (cathode terminal cell) may be arranged at both ends of the connected electrolytic cells 50. In this case, the anode terminal 7 is connected to the anode terminal cell arranged at one end, and the cathode terminal 6 is connected to the cathode terminal cell arranged at the other end.

塩水の電解を行なう場合、各陽極室60には塩水が供給され、陰極室70には純水又は低濃度の水酸化ナトリウム水溶液が供給される。各液体は、電解液供給管(図中省略)から、電解液供給ホース(図中省略)を経由して、各電解セル50に供給される。また、電解液及び電解による生成物は、電解液回収管(図中省略)より、回収される。電解において、塩水中のナトリウムイオンは、一方の電解セル50の陽極室60から、陽イオン交換膜51を通過して、陰極室70へ移動する。よって、電解中の電流は、電解セル50が直列に連結された方向に沿って、流れることになる。つまり、電流は、陽イオン交換膜51を介して陽極室60から陰極室70に向かって流れる。塩水の電解に伴い、陽極11側で塩素ガスが生成し、陰極21側で水酸化ナトリウム(溶質)と水素ガスが生成する。 When electrolyzing salt water, each anode chamber 60 is supplied with salt water, and the cathode chamber 70 is supplied with pure water or a low concentration aqueous sodium hydroxide solution. Each liquid is supplied to each electrolytic cell 50 from an electrolyte supply pipe (not shown) via an electrolyte supply hose (not shown). Further, the electrolytic solution and the products of electrolysis are recovered from an electrolytic solution recovery pipe (not shown). During electrolysis, sodium ions in salt water move from the anode chamber 60 of one electrolytic cell 50 to the cathode chamber 70 through the cation exchange membrane 51 . Therefore, the current during electrolysis flows along the direction in which the electrolytic cells 50 are connected in series. That is, the current flows from the anode chamber 60 to the cathode chamber 70 via the cation exchange membrane 51. With the electrolysis of salt water, chlorine gas is generated on the anode 11 side, and sodium hydroxide (solute) and hydrogen gas are generated on the cathode 21 side.

(陽極室)
陽極室60は、陽極11を有する。また、陽極室60は、陽極室60に電解液を供給する陽極側電解液供給部と、陽極側電解液供給部の上方に配置され、陽極フレーム24と略平行または斜めになるように配置されたバッフル板と、バッフル板の上方に配置され、気体が混入した電解液から気体を分離する陽極側気液分離部とを有することが好ましい。
(Anode chamber)
The anode chamber 60 has the anode 11. Further, the anode chamber 60 is disposed above the anode side electrolyte supply section that supplies electrolyte to the anode chamber 60 and the anode side electrolyte supply section, and is disposed approximately parallel or obliquely to the anode frame 24. It is preferable to have a baffle plate and an anode-side gas-liquid separation section that is arranged above the baffle plate and separates gas from the electrolyte mixed with gas.

(陽極)
陽極11としては、いわゆるDSA(登録商標)等の金属電極を用いることができる。DSAとは、ルテニウム、イリジウム、チタンを成分とする酸化物によって表面を被覆されたチタン基材の電極である。
形状としては、パンチングメタル、不織布、発泡金属、エキスパンドメタル、エレクトロフォーミングにより形成した金属多孔箔、金属線を編んで作製したいわゆるウーブンメッシュ等いずれのものも使用できる。
(anode)
As the anode 11, a metal electrode such as so-called DSA (registered trademark) can be used. DSA is a titanium-based electrode whose surface is coated with an oxide containing ruthenium, iridium, and titanium.
As for the shape, any of punched metal, nonwoven fabric, foamed metal, expanded metal, porous metal foil formed by electroforming, so-called woven mesh made by knitting metal wires, etc. can be used.

(陽極側電解液供給部)
陽極側電解液供給部は、陽極室60に電解液を供給するものであり、電解液供給管に接続される。陽極側電解液供給部は、陽極室60の下方に配置されることが好ましい。陽極側電解液供給部としては、例えば、表面に開口部が形成されたパイプ(分散パイプ)等を用いることができる。かかるパイプは、陽極11の表面に沿って、電解セルの底部に対して平行に配置されていることがより好ましい。このパイプは、電解セル50内に電解液を供給する電解液供給管(液供給ノズル)に接続される。液供給ノズルから供給された電解液はパイプによって電解セル50内まで搬送され、パイプの表面に設けられた開口部から陽極室60の内部に供給される。パイプを、陽極11の表面に沿って、電解セルの底部に平行に配置することで、陽極室60の内部に均一に電解液を供給することができるため好ましい。
(Anode side electrolyte supply section)
The anode side electrolyte supply section supplies an electrolyte to the anode chamber 60 and is connected to an electrolyte supply pipe. The anode side electrolyte supply section is preferably arranged below the anode chamber 60. As the anode-side electrolyte supply section, for example, a pipe (dispersion pipe) having an opening formed on its surface can be used. More preferably, such a pipe is arranged along the surface of the anode 11, parallel to the bottom of the electrolytic cell. This pipe is connected to an electrolytic solution supply pipe (liquid supply nozzle) that supplies electrolytic solution into the electrolytic cell 50. The electrolytic solution supplied from the liquid supply nozzle is transported into the electrolytic cell 50 by a pipe, and is supplied into the anode chamber 60 from an opening provided on the surface of the pipe. It is preferable to arrange the pipe parallel to the bottom of the electrolytic cell along the surface of the anode 11 because the electrolyte can be uniformly supplied into the anode chamber 60.

(陽極側気液分離部)
陽極側気液分離部は、バッフル板の上方に配置されることが好ましい。電解中において、陽極側気液分離部は、塩素ガス等の生成ガスと電解液を分離する機能を有する。なお、特に断りがない限り、上方とは、図15の電解セル50における右方向を意味し、下方とは、図15の電解セル50における左方向を意味する。
(Anode side gas-liquid separation section)
It is preferable that the anode side gas-liquid separation section is arranged above the baffle plate. During electrolysis, the anode side gas-liquid separation section has a function of separating generated gas such as chlorine gas and electrolyte. Note that, unless otherwise specified, "upward" means the right direction in the electrolytic cell 50 in FIG. 15, and "downward" means the left direction in the electrolytic cell 50 in FIG. 15.

電解時、電解セル50で発生した生成ガスと電解液が混相(気液混相)となり系外に排出されると、電解セル50内部の圧力変動によって振動が発生し、イオン交換膜の物理的な破損を引き起こす場合がある。これを抑制するために、電解セル50には、気体と液体を分離するための陽極側気液分離部が設けられていることが好ましい。陽極側気液分離部には、気泡を消去するための消泡板が設置されることが好ましい。気液混相流が消泡板を通過するときに気泡がはじけることにより、電解液とガスに分離することができる。その結果、電解時の振動を防止することができる。 During electrolysis, when the generated gas and electrolyte generated in the electrolytic cell 50 become a mixed phase (gas-liquid mixed phase) and are discharged from the system, vibrations occur due to pressure fluctuations inside the electrolytic cell 50, causing physical damage to the ion exchange membrane. May cause damage. In order to suppress this, it is preferable that the electrolytic cell 50 is provided with a gas-liquid separation section on the anode side for separating gas and liquid. It is preferable that a defoaming plate for eliminating air bubbles is installed in the anode side gas-liquid separation section. When the gas-liquid multiphase flow passes through the defoaming plate, the bubbles burst and can be separated into the electrolyte and the gas. As a result, vibration during electrolysis can be prevented.

(バッフル板)
バッフル板は、陽極側電解液供給部の上方に配置され、かつ、陽極フレーム24と略平行または斜めに配置されることが好ましい。バッフル板は、陽極室60の電解液の流れを制御する仕切り板である。バッフル板を設けることで、陽極室60において電解液(塩水等)を内部循環させ、その濃度を均一にすることができる。内部循環を起こすために、バッフル板は、陽極11近傍の空間と陽極フレーム24近傍の空間とを隔てるように配置することが好ましい。かかる観点から、バッフル板は、陽極11及び陽極フレーム24の各表面に対向するように設けられていることが好ましい。バッフル板により仕切られた陽極近傍の空間では、電解が進行することにより電解液濃度(塩水濃度)が下がり、また、塩素ガス等の生成ガスが発生する。これにより、バッフル板により仕切られた陽極11近傍の空間と、陽極フレーム24近傍の空間とで気液の比重差が生まれる。これを利用して、陽極室60における電解液の内部循環を促進させ、陽極室60の電解液の濃度分布をより均一にすることができる。
(baffle board)
It is preferable that the baffle plate is disposed above the anode side electrolyte supply section and disposed approximately parallel or obliquely to the anode frame 24. The baffle plate is a partition plate that controls the flow of electrolyte in the anode chamber 60. By providing the baffle plate, the electrolytic solution (salt water, etc.) can be internally circulated in the anode chamber 60 and its concentration can be made uniform. In order to cause internal circulation, the baffle plate is preferably arranged to separate the space near the anode 11 from the space near the anode frame 24. From this point of view, the baffle plate is preferably provided so as to face each surface of the anode 11 and the anode frame 24. In the space near the anode partitioned by the baffle plate, as electrolysis progresses, the electrolyte concentration (salt water concentration) decreases and generated gases such as chlorine gas are generated. This creates a difference in the specific gravity of gas and liquid between the space near the anode 11 partitioned by the baffle plate and the space near the anode frame 24. Utilizing this, internal circulation of the electrolyte in the anode chamber 60 can be promoted and the concentration distribution of the electrolyte in the anode chamber 60 can be made more uniform.

(陽極フレーム)
陽極フレーム24は、陽イオン交換膜51と共に陽極室60を画成するものである。陽極フレーム24としては、電解用のセパレータとして公知のものを使用することができ、例えば、チタンからなる板を溶接した金属板が挙げられる。
(Anode frame)
The anode frame 24 defines an anode chamber 60 together with the cation exchange membrane 51. As the anode frame 24, a known separator for electrolysis can be used, such as a metal plate made by welding a titanium plate.

なお、図15に示していないが、陽極室60内において、陽極11と陽極フレーム24との間に集電体を別途設けてもよい。かかる集電体としては、後述する陰極室の集電体と同様の材料や構成とすることもできる。 Although not shown in FIG. 15, a current collector may be separately provided between the anode 11 and the anode frame 24 in the anode chamber 60. Such a current collector can also be made of the same material and structure as the current collector of the cathode chamber, which will be described later.

(陰極室)
陰極室70は、陰極21を有する。また、陰極室70も陽極室60と同様に、陰極側電解液供給部、陰極側気液分離部を有していることが好ましい。なお、陰極室70を構成する各部位のうち、陽極室60を構成する各部位と同様のものについては説明を省略する。
(Cathode chamber)
The cathode chamber 70 has a cathode 21. Further, like the anode chamber 60, the cathode chamber 70 preferably has a cathode-side electrolyte supply section and a cathode-side gas-liquid separation section. It should be noted that, among the parts constituting the cathode chamber 70, the description of those parts similar to the parts constituting the anode chamber 60 will be omitted.

(陰極)
陰極21の表面全体は還元反応のための触媒層で被覆されていることが好ましい。より具体的には、陰極21は、ニッケル基材とニッケル基材を被覆する触媒層とを有することが好ましい。ニッケル基材上の触媒層の成分としては、Ru、C、Si、P、S、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の金属及び当該金属の酸化物又は水酸化物が挙げられる。触媒層の形成方法としては、メッキ、合金めっき、分散・複合めっき、CVD、PVD、熱分解及び溶射が挙げられる。これらの方法を組み合わせてもよい。触媒層は必要に応じて複数の層、複数の元素を有してもよい。また、必要に応じて陰極21に還元処理を施してもよい。なお、陰極21の基材としては、ニッケル、ニッケル合金、鉄あるいはステンレスにニッケルをメッキしたものを用いてもよい。
形状としては、パンチングメタル、不織布、発泡金属、エキスパンドメタル、エレクトロフォーミングにより形成した金属多孔箔、金属線を編んで作製したいわゆるウーブンメッシュ等いずれのものも使用できる。
(cathode)
Preferably, the entire surface of the cathode 21 is coated with a catalyst layer for the reduction reaction. More specifically, the cathode 21 preferably has a nickel base material and a catalyst layer covering the nickel base material. Components of the catalyst layer on the nickel base material include Ru, C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Examples include metals such as Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu, and oxides or hydroxides of the metals. Examples of methods for forming the catalyst layer include plating, alloy plating, dispersion/composite plating, CVD, PVD, thermal decomposition, and thermal spraying. These methods may be combined. The catalyst layer may have multiple layers and multiple elements as necessary. Further, the cathode 21 may be subjected to a reduction treatment if necessary. Note that as the base material of the cathode 21, nickel, nickel alloy, iron, or stainless steel plated with nickel may be used.
As for the shape, any of punched metal, nonwoven fabric, foamed metal, expanded metal, porous metal foil formed by electroforming, so-called woven mesh made by knitting metal wires, etc. can be used.

(陰極フレーム)
陰極フレーム25は、陽イオン交換膜51と共に陰極室70を画成するものである。陰極フレーム25としては、電解用のセパレータとして公知のものを使用することができ、例えば、ニッケルからなる板を溶接した金属板が挙げられる。
(Cathode frame)
The cathode frame 25 defines a cathode chamber 70 together with the cation exchange membrane 51. As the cathode frame 25, a known separator for electrolysis can be used, such as a metal plate made of welded nickel plates.

本実施形態において、陰極は、支持体に直接支持されている。ここでいう「直接支持」は、支持体が後述する弾性体を介して陰極を支持する態様を除外する趣旨であり、支持体が集電体を介して陰極を支持する態様は包含される。なお、図15では、陰極フレーム25が陰極21を直接支持する支持体として機能する例を示しているが、陰極室を画成する枠体は本実施形態における支持体と別体であってもよい。 In this embodiment, the cathode is supported directly on the support. The term "direct support" used herein is intended to exclude a mode in which the support supports the cathode via an elastic body, which will be described later, but includes a mode in which the support supports the cathode via a current collector. Although FIG. 15 shows an example in which the cathode frame 25 functions as a support that directly supports the cathode 21, the frame defining the cathode chamber may be separate from the support in this embodiment. good.

(集電体)
上記のように、陰極室70内において、陰極21と陰極フレーム25との間に図示しない集電体が配されていていてもよい。これにより、集電効果が高まる傾向にある。かかる集電体としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、銀、チタンなどの電気伝導性のある金属からなることが好ましい。集電体は、これらの金属の混合物、合金又は複合酸化物でもよい。なお、集電体の形状は、集電体として機能する形状であればどのような形状でもよく、板状、網状等の多孔板であってもよい。
(current collector)
As described above, a current collector (not shown) may be disposed between the cathode 21 and the cathode frame 25 in the cathode chamber 70. This tends to improve the current collection effect. The current collector is preferably made of an electrically conductive metal such as nickel, iron, copper, silver, or titanium. The current collector may be a mixture, alloy, or composite oxide of these metals. The shape of the current collector may be any shape as long as it functions as a current collector, and may be a porous plate such as a plate or a mesh.

(逆電流吸収体)
電解セル50は、必要に応じ、陰極室内に図示しない逆電流吸収体を設置することができる。逆電流吸収体は、陰極と電気的に接続されるように配されるものであり、基材と当該基材上に形成された逆電流吸収層とを有する多層構造とすることができる。陰極21及び逆電流吸収層は、直接接続されていてもよく、集電体、後述する弾性体又は陰極フレーム等を介して間接的に接続されていてもよい。
前述の陰極の触媒層用の元素の酸化還元電位よりも卑な酸化還元電位を持つ材料を逆電流吸収層の材料として選択することができる。例えば、ニッケルや鉄などが挙げられる。基材については導電性があるものであれば特に限定されず種々公知の材料を適用できる。
(reverse current absorber)
In the electrolytic cell 50, a reverse current absorber (not shown) can be installed in the cathode chamber as necessary. The reverse current absorber is disposed so as to be electrically connected to the cathode, and can have a multilayer structure including a base material and a reverse current absorbing layer formed on the base material. The cathode 21 and the reverse current absorption layer may be directly connected, or may be indirectly connected via a current collector, an elastic body, a cathode frame, etc. to be described later.
A material having a redox potential less noble than the redox potential of the element for the catalyst layer of the cathode described above can be selected as the material for the reverse current absorbing layer. Examples include nickel and iron. The base material is not particularly limited as long as it is electrically conductive, and various known materials can be used.

(陽極側ガスケット、陰極側ガスケット)
陽極側ガスケット12は、陽極室60を構成する陽極フレーム24の表面に配置されることが好ましい。また、陰極側ガスケット13は、陰極室70を構成する陰極フレーム25の表面に配置されていることが好ましい。電解セル50が備える陽極側ガスケット12と、陰極側ガスケット13とが、陽イオン交換膜51を挟持するように、陽極フレーム24及び陰極フレーム25が一体化される(図15参照)。これらのガスケットにより、上述の一体化の際、接続箇所に気密性を付与することができる。
(Anode side gasket, cathode side gasket)
The anode side gasket 12 is preferably arranged on the surface of the anode frame 24 that constitutes the anode chamber 60. Moreover, it is preferable that the cathode side gasket 13 is disposed on the surface of the cathode frame 25 that constitutes the cathode chamber 70. The anode frame 24 and the cathode frame 25 are integrated so that the anode side gasket 12 and the cathode side gasket 13 of the electrolytic cell 50 sandwich the cation exchange membrane 51 (see FIG. 15). These gaskets can provide airtightness to the connection location during the above-mentioned integration.

ガスケットは、隔膜と各電極との間をシールするものである。ガスケットの具体例としては、中央に開口部が形成された額縁状のゴム製シート等が挙げられる。ガスケットは、腐食性の電解液や生成するガス等に対して耐性を有し、長期間使用できることが好ましい。そこで、耐薬品性や硬度の点から、通常、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDMゴム)、エチレン・プロピレンゴム(EPMゴム)の加硫品や過酸化物架橋品等がガスケットとして用いられる。また、必要に応じて液体に接する領域(接液部)をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)などのフッ素系樹脂で被覆したガスケットを用いることもできる。これらガスケットは、電解液の流れを妨げないように、それぞれ開口部を有していればよく、その形状は特に限定されない。例えば、陽極室60を構成する陽極フレーム24又は陰極室70を構成する陰極フレーム25の各開口部の周縁に沿って、額縁状のガスケットが接着剤等で貼り付けられる。例えば、陽イオン交換膜51を介して陽極フレーム24及び陰極フレーム25を接続する場合(図15参照)、陽極フレーム24及び陰極フレーム25の各ガスケットを貼り付けた面で陽イオン交換膜51を挟む形で締め付ければよい。これにより、電解液、電解により生成するアルカリ金属水酸化物、塩素ガス、水素ガス等が電解セル50の外部に漏れることを抑制することができる。 The gasket seals between the diaphragm and each electrode. A specific example of the gasket is a frame-shaped rubber sheet with an opening formed in the center. It is preferable that the gasket has resistance to corrosive electrolytes and generated gases, and can be used for a long period of time. Therefore, from the viewpoint of chemical resistance and hardness, vulcanized products of ethylene propylene diene rubber (EPDM rubber), ethylene propylene rubber (EPM rubber), peroxide crosslinked products, etc. are usually used as gaskets. In addition, if necessary, use a gasket whose area that comes into contact with the liquid (liquid contact part) is coated with a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA). You can also do it. These gaskets only need to each have an opening so as not to impede the flow of the electrolytic solution, and their shapes are not particularly limited. For example, a frame-shaped gasket is pasted with adhesive or the like along the periphery of each opening of the anode frame 24 constituting the anode chamber 60 or the cathode frame 25 constituting the cathode chamber 70. For example, when connecting the anode frame 24 and the cathode frame 25 via the cation exchange membrane 51 (see FIG. 15), the cation exchange membrane 51 is sandwiched between the surfaces of the anode frame 24 and the cathode frame 25 to which the gaskets are attached. Just tighten it in shape. Thereby, leakage of the electrolytic solution, alkali metal hydroxide, chlorine gas, hydrogen gas, etc. generated by electrolysis to the outside of the electrolytic cell 50 can be suppressed.

本実施形態の製造方法では、上述したような既存電解槽を用い、以下に詳述する工程により新たな電解槽を製造する。 In the manufacturing method of this embodiment, a new electrolytic cell is manufactured using the existing electrolytic cell as described above through the steps detailed below.

(工程(A))
工程(A)では、既存電解槽において、隔膜を、新たな隔膜と第1の電解用電極とを含む積層体に交換し、かつ、第1の電解用電極と陰極との間に弾性体を配する。
以下、工程(A)を実施するための一例について、図18,19を用いて説明する。工程(A)では、図18(A)に示すような弾性体22と、図18(B)に示すような新たな隔膜51’と第1の電解用電極21’とを含む積層体を使用することができる。
なお、本実施形態における第1の電解用電極は、厚みが120μm以下であれば特に限定されない。また、弾性体は、陽極へ向かう方向に第1の電解用電極を押圧できるものであって、陰極と電気的に接続できるものであれば特に限定されない。第1の電解用電極及び弾性体の詳細については後述する。
また、既存電解槽における隔膜と新たな隔膜とは、それぞれ、形状・材質・物性において同様とすることができる。したがって、本明細書においては、「本実施形態における隔膜」は、「本実施形態における新たな隔膜」を包含するものとする。本実施形態における隔膜の詳細については後述する。
(Process (A))
In step (A), in the existing electrolytic cell, the diaphragm is replaced with a laminate including a new diaphragm and a first electrolytic electrode, and an elastic body is placed between the first electrolytic electrode and the cathode. Allocate.
An example for implementing step (A) will be described below with reference to FIGS. 18 and 19. In step (A), a laminate including an elastic body 22 as shown in FIG. 18(A), a new diaphragm 51' and a first electrolysis electrode 21' as shown in FIG. 18(B) is used. can do.
Note that the first electrolysis electrode in this embodiment is not particularly limited as long as it has a thickness of 120 μm or less. Further, the elastic body is not particularly limited as long as it can press the first electrolysis electrode in the direction toward the anode and can be electrically connected to the cathode. Details of the first electrolysis electrode and the elastic body will be described later.
Furthermore, the diaphragm in the existing electrolytic cell and the new diaphragm can be the same in shape, material, and physical properties. Therefore, in this specification, "the diaphragm in this embodiment" includes "a new diaphragm in this embodiment". Details of the diaphragm in this embodiment will be described later.

図15における既存電解槽中の電解セル50を例にすれば、既存電解槽におけるプレス器を操作すること等により、陽イオン交換膜51の挟持が解除され、電解セル50から陽イオン交換膜51を取り出すことができる。次いで、陰極21上に図18(A)に示す弾性体22を配すると共に、弾性体22上に図18(B)に示す積層体と配することで、図19に示す構造となる。
図19においては、説明の便宜上、陽極11、新たな隔膜51’、第1の電解用電極21’、及び弾性体22を離して示しているが、電解槽に配置された状態では、これらは接触している。すなわち、新たな電解槽内において、電解セル中の陽イオン交換膜51と陰極21との間にはギャップが存在せず、第1の電解用電極21’と弾性体22と陰極21と陰極フレーム25(陰極21の支持体)とは、電気的に接続されることとなる。
Taking the electrolytic cell 50 in the existing electrolytic cell in FIG. 15 as an example, by operating the press in the existing electrolytic cell, the sandwiching of the cation exchange membrane 51 is released, and the cation exchange membrane 51 is removed from the electrolytic cell 50. can be taken out. Next, by disposing the elastic body 22 shown in FIG. 18(A) on the cathode 21 and disposing the laminate shown in FIG. 18(B) on the elastic body 22, the structure shown in FIG. 19 is obtained.
In FIG. 19, for convenience of explanation, the anode 11, new diaphragm 51', first electrolysis electrode 21', and elastic body 22 are shown separated, but when placed in the electrolytic cell, these are in contact. That is, in the new electrolytic cell, there is no gap between the cation exchange membrane 51 and the cathode 21 in the electrolytic cell, and there is no gap between the first electrolytic electrode 21', the elastic body 22, the cathode 21, and the cathode frame. 25 (supporting body of the cathode 21) will be electrically connected.

新たな隔膜51’と第1の電解用電極21’とを含む積層体と、弾性体22とを配置する順番は特に限定されず、同時に配置してもよいし、いずれか一方を先に配置してもよい。 The order in which the laminate including the new diaphragm 51' and the first electrolytic electrode 21' and the elastic body 22 are arranged is not particularly limited, and they may be arranged at the same time, or one of them may be arranged first. You may.

また、工程(A)において、図18(A)に示すような弾性体22と、図18(C)に示すような新たな隔膜51’と第1の電解用電極21’と第2の電解用電極11’とを含む積層体を使用することもできる。すなわち、本実施形態に係る電解槽の製造方法においては、前記積層体が第2の電解用電極をさらに含み、前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されている態様を採用することができる。また、本実施形態に係る電解セルの製造方法においては、前記積層体が第2の電解用電極をさらに含み、前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されている態様を採用することができる。
なお、本実施形態における第2の電解用電極は、陽極電極として機能するものであって、陽極と電気的に接続できるものであれば特に限定されない。第2の電解用電極の詳細については後述する。
図18(C)に示す積層体を用いる場合も、前述と同様に電解セル50から陽イオン交換膜51を取り出すことができる。次いで、陰極21上に図18(A)に示す弾性体22を配すると共に、弾性体22上に図18(C)に示す積層体と配することで、図20に示す構造となる。
図20においても、説明の便宜上、陽極11、第2の電解用電極11’、新たな隔膜51’、第1の電解用電極21’、及び弾性体22を離して示しているが、電解槽に配置された状態では、これらは接触している。すなわち、新たな電解槽内において、電解セル中の陽イオン交換膜51と陰極21との間にはギャップが存在せず、第1の電解用電極21’と弾性体22と陰極21と陰極フレーム25(陰極21の支持体)とは、電気的に接続されることとなる。さらに、第2の電解用電極11’と陽極11とも電気的に接続されることとなる。
上記のとおり、本実施形態における新たな電解槽は、陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、前記隔膜と前記陰極との間に配される第1の電解用電極と、前記陽極と前記隔膜との間に配される第2の電解用電極と、前記第1の電解用電極と前記陰極との間に配され、かつ、当該第1の電解用電極を前記陽極へ向かう方向に押圧する弾性体と、前記陰極を直接支持する支持体と、を備え、前記第1の電解用電極が陰極電極として機能し、前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、前記第1の電解用電極の厚みが120μm以下であり、前記第1の電解用電極と前記弾性体と前記陰極と前記支持体とが、電気的に接続されており、前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されていることが好ましい。
また、本実施形態における新たな電解セルは、陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、前記隔膜と前記陰極との間に配される第1の電解用電極と、前記陽極と前記隔膜との間に配される第2の電解用電極と、前記第1の電解用電極と前記陰極との間に配され、かつ、当該第1の電解用電極を前記陽極へ向かう方向に押圧する弾性体と、前記陰極を直接支持する支持体と、を備え、前記第1の電解用電極が陰極電極として機能し、前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、前記第1の電解用電極の厚みが120μm以下であり、前記第1の電解用電極と前記弾性体と前記陰極と前記支持体とが、電気的に接続されており、前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されていることが好ましい。
In step (A), an elastic body 22 as shown in FIG. 18(A), a new diaphragm 51' as shown in FIG. 18(C), a first electrolytic electrode 21' and a second electrolytic It is also possible to use a laminate including the electrode 11'. That is, in the method for manufacturing an electrolytic cell according to the present embodiment, the laminate further includes a second electrolytic electrode, the second electrolytic electrode functions as an anode electrode, and the second electrolytic electrode An embodiment may be adopted in which the anode and the anode are electrically connected. Further, in the method for manufacturing an electrolytic cell according to the present embodiment, the laminate further includes a second electrolytic electrode, the second electrolytic electrode functions as an anode electrode, and the second electrolytic electrode An embodiment may be adopted in which the anode and the anode are electrically connected.
Note that the second electrolysis electrode in this embodiment functions as an anode electrode, and is not particularly limited as long as it can be electrically connected to the anode. Details of the second electrolysis electrode will be described later.
When using the laminate shown in FIG. 18(C), the cation exchange membrane 51 can be taken out from the electrolytic cell 50 in the same manner as described above. Next, by disposing the elastic body 22 shown in FIG. 18(A) on the cathode 21 and disposing the laminate shown in FIG. 18(C) on the elastic body 22, the structure shown in FIG. 20 is obtained.
Also in FIG. 20, for convenience of explanation, the anode 11, second electrolytic electrode 11', new diaphragm 51', first electrolytic electrode 21', and elastic body 22 are shown separated, but the electrolytic cell , they are in contact. That is, in the new electrolytic cell, there is no gap between the cation exchange membrane 51 and the cathode 21 in the electrolytic cell, and there is no gap between the first electrolytic electrode 21', the elastic body 22, the cathode 21, and the cathode frame. 25 (supporting body of the cathode 21) will be electrically connected. Furthermore, the second electrolysis electrode 11' and the anode 11 are also electrically connected.
As described above, the new electrolytic cell in this embodiment includes an anode, a cathode facing the anode, a diaphragm disposed between the anode and the cathode, and a diaphragm disposed between the diaphragm and the cathode. a first electrolytic electrode disposed between the anode and the diaphragm; a second electrolytic electrode disposed between the first electrolytic electrode and the cathode; An elastic body that presses the first electrolysis electrode in a direction toward the anode, and a support that directly supports the cathode, the first electrolysis electrode functioning as a cathode electrode, and the second electrolysis electrode functioning as a cathode electrode. The electrolysis electrode functions as an anode electrode, the thickness of the first electrolysis electrode is 120 μm or less, and the first electrolysis electrode, the elastic body, the cathode, and the support are electrically connected. It is preferable that the second electrolysis electrode and the anode are electrically connected.
Further, the new electrolytic cell in this embodiment includes an anode, a cathode facing the anode, a diaphragm disposed between the anode and the cathode, and a diaphragm disposed between the diaphragm and the cathode. a first electrolytic electrode, a second electrolytic electrode disposed between the anode and the diaphragm, and a second electrolytic electrode disposed between the first electrolytic electrode and the cathode; an elastic body that presses the electrolysis electrode in the direction toward the anode, and a support that directly supports the cathode, the first electrolysis electrode functions as a cathode electrode, and the second electrolysis electrode The electrode functions as an anode electrode, the thickness of the first electrolysis electrode is 120 μm or less, and the first electrolysis electrode, the elastic body, the cathode, and the support are electrically connected. Preferably, the second electrolytic electrode and the anode are electrically connected.

新たな隔膜51’と第1の電解用電極21’と第2の電解用電極11’とを含む積層体と、弾性体22とを配置する順番は特に限定されず、同時に配置してもよいし、いずれか一方を先に配置してもよい。 The order in which the laminate including the new diaphragm 51', the first electrolytic electrode 21', and the second electrolytic electrode 11' and the elastic body 22 are arranged is not particularly limited, and they may be arranged at the same time. However, either one may be placed first.

本実施形態において、新たな電解槽は、既存電解槽における隔膜と陽極と陰極と前述した任意の部材に加えて、後述する弾性体と第1の電解用電極と新たな隔膜と含む積層体を更に備えるものであり、全体的な更新の観点から、好ましくは弾性体と第1の電解用電極と新たな隔膜と第2の電解用電極とを含む積層体を更に備えるものである。すなわち、新たな電解槽の製造の際に配される第1の電解用電極は、陰極として機能するものであり、第2の電解用電極は陽極として機能するものであり、これらは既存電解槽における陰極及び陽極とは別体である。 In this embodiment, the new electrolytic cell includes a laminate including an elastic body, a first electrolytic electrode, and a new diaphragm, which will be described later, in addition to the diaphragm, anode, cathode, and any of the above-mentioned members in the existing electrolytic cell. From the viewpoint of overall renewal, the electrolytic device preferably further includes a laminate including an elastic body, a first electrolytic electrode, a new diaphragm, and a second electrolytic electrode. In other words, the first electrolytic electrode placed when manufacturing a new electrolytic cell functions as a cathode, and the second electrolytic electrode functions as an anode, and these are used in existing electrolytic cells. The cathode and anode are separate bodies.

既存電解槽における陰極は、第1の電解用電極と接することにより、実質的には給電体として機能するものである。同様に、既存電解槽における陽極は、後述する第2の電解用電極と接している場合、実質的には給電体として機能するものであり、第2の電解用電極と接していない場合、それ自体が陽極として機能するものである。 The cathode in the existing electrolytic cell essentially functions as a power supply by coming into contact with the first electrolytic electrode. Similarly, when the anode in an existing electrolytic cell is in contact with the second electrolysis electrode described later, it essentially functions as a power supply, and when it is not in contact with the second electrolysis electrode, it functions as a power supply. It itself functions as an anode.

上記のとおり、本実施形態では、既に運転に供されたナローギャップ電解槽をベースとしてゼロギャップ化を図るに際して、ナローギャップ電解槽中の既存の陰極及び隔膜の性能が運転に伴って劣化していた場合であっても、陰極とは別体の第1の電解用電極を新たに陰極として機能させると共に既存の隔膜が新たな隔膜に交換されるため、陰極及び隔膜の性能を更新することができる。さらに、第1の電解用電極は、その厚みが120μm以下と非常に薄く、新たな隔膜と容易に一体化できる結果、これら第1の電解用電極と新たな隔膜との積層体として工程(A)で使用することができる。なお、広く実用されている電解セルのサイズは、例えば、縦1.5m、横3m程度であり、部材の更新にあたって、このようなサイズの部材を出し入れする作業は煩雑となる傾向にあるが、本実施形態における積層体を用いることで、隔膜や電極の出し入れの回数を低減できるため、作業効率が大きく向上する。すなわち、本実施形態の製造方法によれば、ナローギャップ電解槽をゼロギャップ化して電解槽を製造できるだけでなく、既存の陰極及び隔膜の性能を更新でき、さらに作業効率にも優れるということができる。さらに、本実施形態における積層体が第2の電解用電極をさらに含む場合、運転に伴って性能が劣化した陽極の性能も同時に更新することができる。 As described above, in this embodiment, when achieving a zero gap based on a narrow-gap electrolytic cell that has already been operated, it is assumed that the performance of the existing cathode and diaphragm in the narrow-gap electrolytic cell deteriorates with operation. Even in such cases, the performance of the cathode and diaphragm cannot be updated because the first electrolytic electrode, which is separate from the cathode, is made to function as a new cathode and the existing diaphragm is replaced with a new diaphragm. can. Furthermore, the first electrolytic electrode has a very thin thickness of 120 μm or less and can be easily integrated with a new diaphragm. ) can be used. The size of electrolytic cells that are widely used is, for example, about 1.5 m in length and 3 m in width, and when updating components, the work of loading and unloading components of this size tends to be complicated. By using the laminate in this embodiment, the number of times the diaphragm and electrodes are put in and taken out can be reduced, so work efficiency is greatly improved. In other words, according to the manufacturing method of this embodiment, not only can an electrolytic cell be manufactured by converting a narrow-gap electrolytic cell into a zero-gap electrolytic cell, but also the performance of the existing cathode and diaphragm can be updated, and furthermore, it can be said to be excellent in work efficiency. . Furthermore, when the laminate in this embodiment further includes a second electrolytic electrode, the performance of the anode whose performance has deteriorated due to operation can also be updated at the same time.

(弾性体)
図19,20に示すように、第1の電解用電極21’と陰極21との間に弾性体22が設置されることにより、第1の電解用電極21’が陽イオン交換膜51に押し付けられ、陽極11と陰極21との間の距離が短くなり、電圧を下げることができる。電圧が下がることにより、電解槽全体として消費電量を大きく下げることができる。また、弾性体22が設置されることにより、本実施形態における積層体を電解セルに設置した際に、弾性体22による押し付け圧により、第1の電解用電極21’を安定して定位置に維持することができる。
(elastic body)
As shown in FIGS. 19 and 20, by installing the elastic body 22 between the first electrolytic electrode 21' and the cathode 21, the first electrolytic electrode 21' is pressed against the cation exchange membrane 51. As a result, the distance between the anode 11 and the cathode 21 is shortened, and the voltage can be lowered. By lowering the voltage, the power consumption of the electrolytic cell as a whole can be significantly reduced. Moreover, by installing the elastic body 22, when the laminate according to this embodiment is installed in an electrolytic cell, the first electrolytic electrode 21' is stably held in a fixed position by the pressing pressure of the elastic body 22. can be maintained.

弾性体としては、渦巻きばね、コイル等のばね部材、クッション性のマット等を用いることができる。また、弾性体としては、イオン交換膜を押し付ける応力等を考慮して適宜好適なものを採用できる。弾性体は、ニッケル、鉄、銅、銀、チタンなどの電気伝導性を有する金属からなることが好ましい。
弾性体の厚みは特に限定されず、例えば、0.1mm~15mmとすることができ、好ましくは0.2mm~10mmであり、より好ましくは0.5mm~7mmである。
また、弾性体の常用面圧も特に限定されず、例えば、30gf/cm2~350gf/cm2とすることができ、好ましくは40~300gf/cm2であり、より好ましくは50~250gf/cm2である。
As the elastic body, a spring member such as a spiral spring or a coil, a cushioning mat, or the like can be used. Moreover, as the elastic body, a suitable one can be adopted as appropriate, taking into consideration the stress of pressing the ion exchange membrane. The elastic body is preferably made of an electrically conductive metal such as nickel, iron, copper, silver, or titanium.
The thickness of the elastic body is not particularly limited, and can be, for example, 0.1 mm to 15 mm, preferably 0.2 mm to 10 mm, and more preferably 0.5 mm to 7 mm.
Further, the normal surface pressure of the elastic body is not particularly limited, and can be, for example, 30 gf/cm 2 to 350 gf/cm 2 , preferably 40 to 300 gf/cm 2 , and more preferably 50 to 250 gf/cm 2 . It is 2 .

(積層体)
本実施形態における積層体は、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜と第1の電解用電極とを含み、好ましくは第2の電解用電極をさらに含む。以下、特に断りがない限り、単に「電解用電極」と称するときは、第1の電解用電極及び第2の電解用電極の双方を含むものとし、これらと隔膜の具体例について詳述する。
(laminate)
The laminate in this embodiment includes a diaphragm such as an ion exchange membrane or a microporous membrane and a first electrode for electrolysis, and preferably further includes a second electrode for electrolysis. Hereinafter, unless otherwise specified, the term "electrode for electrolysis" includes both the first electrode for electrolysis and the second electrode for electrolysis, and specific examples of these and the diaphragm will be described in detail.

〔電解用電極〕
本実施形態における電解用電極は、上述のように隔膜と積層体を構成できるもの、すなわち、隔膜と一体化可能なものであることが好ましく、捲回体として用いられるものであることがより好ましい。
第1の電解用電極としては、厚みが120μm以下であれば特に限定されず、例えば、<第1実施形態>の項における電解用電極として前述した材質・形状・物性等を有するもののうち、陰極として機能するものを適宜選択して用いることができる。
第2の電解用電極としては、特に限定されず、例えば、<第1実施形態>の項における第2の電解用電極として前述した材質・形状・物性等を有するもののうち、陽極として機能するものを適宜選択して用いることができる。
すなわち、本実施形態における電解用電極の材質・形状・物性等については、本実施形態における工程(A)や電解槽の構成等を考慮し、適切なものを適宜選択することができる。
[Electrode for electrolysis]
The electrode for electrolysis in this embodiment is preferably one that can form a laminate with the diaphragm as described above, that is, one that can be integrated with the diaphragm, and more preferably one that can be used as a wound body. .
The first electrolytic electrode is not particularly limited as long as it has a thickness of 120 μm or less, and for example, the cathode It is possible to appropriately select and use a material that functions as a material.
The second electrolytic electrode is not particularly limited, and for example, one that functions as an anode among those having the material, shape, physical properties, etc. described above as the second electrolytic electrode in the <First Embodiment> section. can be selected and used as appropriate.
That is, the material, shape, physical properties, etc. of the electrode for electrolysis in this embodiment can be appropriately selected in consideration of the step (A) in this embodiment, the structure of the electrolytic cell, etc.

本実施形態における隔膜としては、特に限定されないが、<第1実施形態>の項におけるイオン交換膜及び微多孔膜として前述した材質・形状・物性等を有するもののうち、前述した電解用電極との積層体を形成し得るものを適宜選択して用いることができる。 The diaphragm in this embodiment is not particularly limited, but among those having the material, shape, physical properties, etc. described above as the ion exchange membrane and microporous membrane in the <First Embodiment> section, the diaphragm may be one that has the same material, shape, physical properties, etc. as the above-mentioned electrolytic electrode. Those that can form a laminate can be appropriately selected and used.

(水電解)
本実施形態の電解槽であって、水電解を行う場合の電解槽は、上述した食塩電解を行う場合の電解槽におけるイオン交換膜を微多孔膜に変更した構成を有するものである。また、供給する原料が水である点において、上述した食塩電解を行う場合の電解槽とは相違するものである。その他の構成については、水電解を行う場合の電解槽も食塩電解を行う場合の電解槽と同様の構成を採用することができる。食塩電解の場合には、陽極室で塩素ガスが発生するため、陽極室の材質はチタンが用いられるが、水電解の場合には、陽極室で酸素ガスが発生するのみであるため、陰極室の材質と同じものを使用できる。例えば、ニッケル等が挙げられる。また、陽極コーティングは酸素発生用の触媒コーティングが適当である。触媒コーティングの例としては、白金族金属および遷移金の金属、酸化物、水酸化物などが挙げられる。例えば、白金、イリジウム、パラジウム、ルテニウム、ニッケル、コバルト、鉄等の元素を使用することができる。
(water electrolysis)
The electrolytic cell of this embodiment, which is used for water electrolysis, has a configuration in which the ion exchange membrane in the electrolytic cell used for salt electrolysis described above is replaced with a microporous membrane. Further, the present invention is different from the electrolytic cell used for the above-mentioned salt electrolysis in that the raw material to be supplied is water. Regarding other configurations, the electrolytic cell for water electrolysis can also have the same structure as the electrolytic cell for salt electrolysis. In the case of salt electrolysis, chlorine gas is generated in the anode chamber, so titanium is used as the material for the anode chamber, but in the case of water electrolysis, oxygen gas is only generated in the anode chamber, so the cathode chamber is made of titanium. The same material can be used. For example, nickel etc. can be mentioned. Further, as the anode coating, a catalyst coating for oxygen generation is suitable. Examples of catalytic coatings include platinum group metals and transition metals , oxides, hydroxides, and the like. For example, elements such as platinum, iridium, palladium, ruthenium, nickel, cobalt, iron, etc. can be used.

本出願は、2020年2月26日出願の日本特許出願(特願2020-030768号)及び2020年5月12日出願の日本特許出願(特願2020-083726号)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 This application is based on the Japanese patent application filed on February 26, 2020 (Japanese Patent Application No. 2020-030768) and the Japanese patent application filed on May 12, 2020 (Japanese Patent Application No. 2020-083726). The contents are incorporated herein by reference.

図1~6及び図11~14に対する符号の説明
4…電解槽、5…プレス器、6…陰極端子、7…陽極端子、
11…陽極、12…陽極ガスケット、13…陰極ガスケット、
18…逆電流吸収体、18a…基材、18b…逆電流吸収層、19…陽極室の底部、
21…陰極、22…第1の弾性体、22’…第2の弾性体、23…集電体、24…支持体、
50…電解セル、51…陽イオン交換膜(隔膜)、51’…新たな陽イオン交換膜、53…第1の電解用電極、53’…第2の電解用電極、54…積層体、S…空隙、60…陽極室、70…陰極室、
80…隔壁、90…電解用陰極構造体
Explanation of symbols for FIGS. 1 to 6 and FIGS. 11 to 14 4... Electrolytic cell, 5... Press device, 6... Cathode terminal, 7... Anode terminal,
11... Anode, 12... Anode gasket, 13... Cathode gasket,
18... Reverse current absorber, 18a... Base material, 18b... Reverse current absorbing layer, 19... Bottom of anode chamber,
21... Cathode, 22... First elastic body, 22'... Second elastic body, 23... Current collector, 24... Support,
50... Electrolytic cell, 51... Cation exchange membrane (diaphragm), 51'... New cation exchange membrane, 53... First electrolytic electrode, 53'... Second electrolytic electrode, 54... Laminated body, S ... air gap, 60... anode chamber, 70... cathode chamber,
80... Partition wall, 90... Cathode structure for electrolysis

図7に対する符号の説明
10…電解用電極基材、20…基材を被覆する第一層、30…第二層、101…電解用電極
Explanation of symbols with respect to FIG. 7 10...electrode base material for electrolysis, 20...first layer covering the base material, 30...second layer, 101...electrode for electrolysis

図8に対する符号の説明
1…イオン交換膜、1a…膜本体、2…カルボン酸層、3…スルホン酸層、4…強化芯材、11a,11b…コーティング層
Explanation of symbols for FIG. 8 1... Ion exchange membrane, 1a... Membrane body, 2... Carboxylic acid layer, 3... Sulfonic acid layer, 4... Reinforced core material, 11a, 11b... Coating layer

図9に対する符号の説明
21a,21b…強化芯材
Explanation of symbols for FIG. 9 21a, 21b...Reinforced core material

図10に対する符号の説明
52…強化糸、504…連通孔、504a…犠牲糸
Explanation of symbols with respect to FIG. 10 52... Reinforced thread, 504... Communication hole, 504a... Sacrificial thread

図15~20に対する符号の説明
4…電解槽、5…プレス器、6…陰極端子、7…陽極端子、
11…陽極、11’…第2の電解用電極、12…陽極ガスケット、13…陰極ガスケット、
21…陰極、21’…第1の電解用電極、22…弾性体、
24…陽極フレーム(陽極支持体)、25…陰極フレーム(陰極支持体)、
50…電解セル、51…陽イオン交換膜(隔膜)、51’…新たな隔膜(陽イオン交換膜)
60…陽極室、70…陰極室
Explanation of symbols for FIGS. 15 to 20 4... Electrolytic cell, 5... Press device, 6... Cathode terminal, 7... Anode terminal,
11... Anode, 11'... Second electrolysis electrode, 12... Anode gasket, 13... Cathode gasket,
21... Cathode, 21'... First electrode for electrolysis, 22... Elastic body,
24... Anode frame (anode support), 25... Cathode frame (cathode support),
50... Electrolytic cell, 51... Cation exchange membrane (diaphragm), 51'... New diaphragm (cation exchange membrane)
60...Anode chamber, 70...Cathode chamber

Claims (10)

陽極と、
前記陽極に対向する陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、
前記陰極を前記陽極へ向かう方向に押圧する第1の弾性体と、
前記隔膜と前記陰極との間に配される第1の電解用電極と、
前記第1の電解用電極と前記陰極との間に配され、かつ、前記第1の電解用電極を前記陽極へ向かう方向に押圧する第2の弾性体と、
前記第1の弾性体の前記陰極とは逆側の面上に配される集電体と、
前記集電体の前記第1の弾性体とは逆側の面上に配される支持体と、
前記支持体の前記集電体とは逆側の面上に配される隔壁と、
を備え、
前記第1の電解用電極が陰極電極として機能し、
前記第1の電解用電極と前記第2の弾性体と前記陰極と前記第1の弾性体とが、電気的に接続されている、電解槽。
an anode;
a cathode facing the anode;
a diaphragm disposed between the anode and the cathode;
a first elastic body that presses the cathode in a direction toward the anode;
a first electrolytic electrode disposed between the diaphragm and the cathode;
a second elastic body disposed between the first electrolysis electrode and the cathode and pressing the first electrolysis electrode in a direction toward the anode;
a current collector disposed on a surface of the first elastic body opposite to the cathode;
a support disposed on a surface of the current collector opposite to the first elastic body;
a partition wall disposed on a surface of the support body opposite to the current collector;
Equipped with
The first electrolysis electrode functions as a cathode electrode,
An electrolytic cell in which the first electrolysis electrode, the second elastic body, the cathode, and the first elastic body are electrically connected.
前記第2の弾性体の厚みが、前記第1の弾性体の厚みよりも大きい、請求項1に記載の電解槽。 The electrolytic cell according to claim 1, wherein the thickness of the second elastic body is greater than the thickness of the first elastic body. 前記第2の弾性体の常用面圧が、前記第1の弾性体の常用面圧よりも大きい、請求項1又は2に記載の電解槽。 The electrolytic cell according to claim 1 or 2, wherein the normal surface pressure of the second elastic body is larger than the normal surface pressure of the first elastic body. 前記陽極と前記隔膜との間に配される第2の電解用電極をさらに備え、
前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、
前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の電解槽。
further comprising a second electrolysis electrode disposed between the anode and the diaphragm,
The second electrolysis electrode functions as an anode electrode,
The electrolytic cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the second electrolysis electrode and the anode are electrically connected.
陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配される隔膜と、前記陰極を前記陽極へ向かう方向に押圧する第1の弾性体と、前記第1の弾性体の前記陰極とは逆側の面上に配される集電体と、前記集電体の前記第1の弾性体とは逆側の面上に配される支持体と、前記支持体の前記集電体とは逆側の面上に配される隔壁と、を備える既存電解槽から、新たな電解槽を製造するための方法であって、
前記既存電解槽において、前記隔膜と前記陰極との間に第1の電解用電極を配し、かつ、前記第1の電解用電極と前記陰極との間に第2の弾性体を配する工程(A)を含み、
前記第2の弾性体が、前記陽極へ向かう方向に前記第1の電解用電極を押圧し、
前記第1の電解用電極が陰極電極として機能し、
前記第1の電解用電極と前記第2の弾性体と前記陰極と前記第1の弾性体とが、電気的に接続されている、電解槽の製造方法。
an anode, a cathode facing the anode, a diaphragm disposed between the anode and the cathode, a first elastic body that presses the cathode in a direction toward the anode, and the first elastic body a current collector disposed on a surface opposite to the cathode; a support disposed on a surface of the current collector opposite to the first elastic body; A method for manufacturing a new electrolytic cell from an existing electrolytic cell comprising: a partition wall disposed on the opposite side of the current collector;
In the existing electrolytic cell, a step of disposing a first electrolysis electrode between the diaphragm and the cathode, and disposing a second elastic body between the first electrolysis electrode and the cathode. (A) includes;
the second elastic body presses the first electrolysis electrode in a direction toward the anode,
The first electrolysis electrode functions as a cathode electrode,
A method for manufacturing an electrolytic cell, wherein the first electrolysis electrode, the second elastic body, the cathode, and the first elastic body are electrically connected.
前記第2の弾性体の厚みが、前記第1の弾性体の厚みよりも大きい、請求項5に記載の電解槽の製造方法。 The method for manufacturing an electrolytic cell according to claim 5, wherein the second elastic body has a thickness greater than the first elastic body. 前記第2の弾性体の常用面圧が、前記第1の弾性体の常用面圧よりも大きい、請求項5又は6に記載の電解槽の製造方法。 The method for manufacturing an electrolytic cell according to claim 5 or 6, wherein the normal surface pressure of the second elastic body is larger than the normal surface pressure of the first elastic body. 前記陽極と前記隔膜との間に第2の電解用電極を配する工程(B)をさらに含み、
前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、
前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されている、請求項5~7のいずれか1項に記載の電解槽の製造方法。
further comprising a step (B) of disposing a second electrolysis electrode between the anode and the diaphragm,
The second electrolysis electrode functions as an anode electrode,
The method for manufacturing an electrolytic cell according to any one of claims 5 to 7, wherein the second electrolysis electrode and the anode are electrically connected.
前記工程(A)が、前記隔膜を除去するサブ工程(a1)と、前記サブ工程(a1)の後、新たな隔膜と前記第1の電解用電極とを含む積層体を、前記第2の弾性体と前記陽極との間に配するサブ工程(a2)とを含む、請求項5~7のいずれか1項に記載の電解槽の製造方法。 The step (A) includes a sub-step (a1) of removing the diaphragm, and after the sub-step (a1), a laminate including a new diaphragm and the first electrolytic electrode is removed from the second electrode. The method for manufacturing an electrolytic cell according to any one of claims 5 to 7, comprising a sub-step (a2) of disposing the elastic body between the elastic body and the anode. 前記積層体が第2の電解用電極をさらに含み、
前記第2の電解用電極が陽極電極として機能し、
前記第2の電解用電極と前記陽極とが、電気的に接続されている、請求項9に記載の電解槽の製造方法。
The laminate further includes a second electrolysis electrode,
The second electrolysis electrode functions as an anode electrode,
The method for manufacturing an electrolytic cell according to claim 9, wherein the second electrolysis electrode and the anode are electrically connected.
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